Как GPT‑5.6 Sol помогает проводить квантовые эксперименты

Квантовые вычисления — развивающаяся технология, в которой для обработки информации используются уникальные свойства квантовой механики. В будущем она может позволить точнее моделировать сложные материалы и молекулы. В отличие от обычных процессоров, квантовые процессоры состоят из квантовых битов, или кубитов. Подготовка и проведение экспериментов с кубитами могут занимать месяцы и требовать от сотен до тысяч предварительных измерений — в этой работе может помочь ИИ.

Беатрис Янкелевич, аспирантка группы инженерных квантовых систем MIT (EQuS), использовала GPT‑5.6 Sol, подключенную к обвязке Codex, чтобы выяснить, может ли ИИ оптимизировать ее экспериментальный процесс. Группа MIT изучает сверхпроводниковые кубиты, которые охлаждают почти до абсолютного нуля в специальных устройствах — рефрижераторах растворения. Эти кубиты быстро выполняют операции, точно управляются микроволновыми сигналами, могут изготавливаться с помощью привычных производственных технологий и размещаться на кристалле.

После изготовления, корпусирования и охлаждения кристалла со сверхпроводниковыми кубитами исследователи взаимодействуют с ним исключительно через программное обеспечение, поэтому эксперименты Янкелевич стали естественным испытательным полигоном для агентов ИИ. Подключение Codex к лабораторному ПО, координирующему эксперименты, позволило ему проводить измерения, анализировать результаты и решать, что попробовать дальше. Янкелевич обнаружила, что GPT‑5.6 Sol часто способен автономно выполнять стандартные последовательности измерений, значительно экономя ее время и позволяя проводить эксперименты без постоянного контроля. Благодаря этому она смогла уделять больше времени анализу результатов, разработке экспериментов и планированию следующих этапов исследования.

Сверхпроводниковые кубиты часто называют искусственными атомами, поскольку они, как и атомы, могут находиться только на определенных энергетических уровнях. Микроволновые импульсы переводят кубиты между этими уровнями и позволяют исследовать их квантовое состояние. Исследователи разрабатывают и калибруют последовательности импульсов, передаваемых на кристалл, а затем оцифровывают и анализируют возвращаемые сигналы. Эти измерения позволяют определить резонансные частоты каждого кубита для точного управления им, время сохранения квантовой информации и параметры, необходимые для выполнения вычислений.

Калибровка кубитов требует серии взаимозависимых измерений, где каждый результат определяет дальнейшие действия. Характеристики кубитов иногда дрейфуют, а неожиданное физическое поведение может приводить к противоречивым результатам. Опытные исследователи умеют распознавать такие изменения и соответствующим образом корректировать свои действия. Сочетание программного управления, повторяющихся измерений и адаптивного принятия решений также делает калибровку кубитов перспективной областью применения агентов ИИ.

Янкелевич проверила способность GPT‑5.6 Sol проводить измерения на некалиброванном шестикубитном кристалле стандартного типа, который EQuS регулярно использует для оценки своего технологического процесса. Она предоставила Codex навыки для конкретных видов измерений с инструкциями по проведению и оценке каждого эксперимента. Используя эти навыки и проектные параметры кристалла, GPT‑5.6 Sol выбирал параметры измерений, управлял оборудованием, анализировал полученные данные, а затем либо уточнял измерение, либо сохранял результат для следующего измерения.

Когда сигналы были четкими, Codex выполнял стандартную последовательность измерений практически без вмешательства исследователя. Он определял частоты переходов кубита, калибровал импульсы для управления и считывания, а также устанавливал, как долго кубит сохраняет квантовую информацию.

Слабые сигналы или высокий уровень шума в экспериментах создавали для GPT‑5.6 Sol больше трудностей. В таких случаях поиск подходящих параметров измерения занимал больше времени, а иногда требовалась помощь опытного исследователя. Результаты показывают, что современные агенты способны выполнять четко определенные экспериментальные процедуры, однако интерпретация неоднозначных физических результатов по-прежнему остается сложной задачей.

EQuS производит множество таких стандартных кристаллов, характеризация каждого из которых может занимать у исследователя несколько дней. Теперь группа регулярно поручает агентам стандартные измерения, чтобы исследователи могли сосредоточиться на других задачах.

«Я могу поручить агентам проводить измерения по много часов ночью или пока я работаю в чистой комнате, — сказала Янкелевич. — Я могу проверить с телефона, что они сделали, и скорректировать их работу, если нужно что-то исправить или если я хочу исследовать другое направление».

Главное непосредственное преимущество заключается в том, что агенты Codex помогают исследователям планомерно продвигаться в анализе экспериментов и проведении измерений без постоянного контроля. Опытные исследователи пока могут быстрее современных моделей ИИ определять оптимальные параметры калибровки. Но им больше не приходится следить за каждым этапом калибровки, поэтому они могут сосредоточиться на других задачах.

Стандартная характеризация кристалла выполняется по относительно четко определенной процедуре. В новых экспериментах Янкелевич ставит агентам Codex более узкие экспериментальные задачи и активнее использует их способность писать, изменять и тестировать новый код для управления, анализа и моделирования. Прямое подключение агентов к лаборатории позволяет группе дорабатывать код, проверять его на реальных измерениях и автономно выполнять более продолжительные этапы работы.

«Я создала инфраструктуру, которая помогает агентам выполнять несколько направлений моей работы — измерения, теоретические исследования и проектирование кристаллов, — и теперь это действительно начинает приносить результаты, — сказала Янкелевич. — Я могу поручить нескольким агентам одновременно работать над разными задачами, а сама посвящаю основную часть времени работе более высокого уровня: интерпретирую результаты, продумываю эксперименты, планирую следующие шаги для агентов, читаю и пишу».