Ako GPT‑5.6 Sol pomáha vykonávať kvantové experimenty

Kvantová výpočtová technika je rozvíjajúca sa technológia, ktorá na spracovanie informácií využíva jedinečné vlastnosti kvantovej mechaniky. Jedného dňa by mohla lepšie simulovať zložité materiály a molekuly. Na rozdiel od bežných procesorov sú kvantové procesory zostavené z kvantových bitov, teda qubitov. Príprava a realizácia experimentov s qubitmi môže trvať celé mesiace a vyžadovať stovky až tisíce predbežných meraní – práve s touto prácou môže pomôcť AI.

Beatriz Yankelevich, doktorandka zo skupiny Engineering Quantum Systems (EQuS) na MIT, použila GPT‑5.6 Sol prepojený so systémom Codex, aby preskúmala, či by AI mohla zefektívniť jej experimentálny postup. Skupina z MIT skúma supravodivé qubity, ktoré sa v špecializovaných zariadeniach nazývaných zrieďovacie kryostaty ochladzujú takmer na absolútnu nulu. Tieto qubity vykonávajú operácie rýchlo, dajú sa presne ovládať mikrovlnnými signálmi a možno ich vyrábať známymi výrobnými postupmi a usporiadať na čipe.

Po vyrobení, zapuzdrení a ochladení supravodivého čipu s qubitmi s ním výskumníci pracujú výlučne prostredníctvom softvéru. Experimenty Yankelevich sú preto prirodzeným testovacím prostredím pre agentov AI. Prepojenie systému Codex s laboratórnym softvérom, ktorý koordinuje experimenty, mu umožnilo vykonávať merania, analyzovať výsledky a rozhodovať o ďalšom postupe. Yankelevich zistila, že GPT‑5.6 Sol často dokáže autonómne dokončiť rutinné postupy merania, čím jej ušetrí veľa času a umožní vykonávať experimenty bez neustáleho dohľadu. Vďaka tomu mohla venovať viac času analýze výsledkov, navrhovaniu experimentov a plánovaniu ďalších krokov výskumu.

Supravodivé qubity sa často označujú ako umelé atómy, pretože podobne ako atómy môžu nadobúdať iba určité energetické hladiny. Mikrovlnné impulzy presúvajú qubity medzi týmito hladinami a skúmajú ich kvantový stav. Výskumníci navrhujú a kalibrujú sekvencie impulzov vysielaných do čipu a následne digitalizujú a analyzujú spätné signály. Tieto merania odhaľujú rezonančné frekvencie každého qubitu, čo umožňuje jeho presné ovládanie, ďalej čas, počas ktorého si qubit uchováva kvantovú informáciu, a nastavenia potrebné na vykonávanie výpočtov.

Kalibrácia qubitov si vyžaduje sériu vzájomne závislých meraní, pričom každý výsledok ovplyvňuje ďalší postup. Vlastnosti qubitov sa môžu občas meniť a neočakávané fyzikálne správanie môže viesť k nekonzistentným výsledkom. Skúsení výskumníci dokážu tieto zmeny rozpoznať a prispôsobiť sa im. Vďaka kombinácii softvérového riadenia, opakovaných meraní a adaptívneho rozhodovania je kalibrácia qubitov zároveň presvedčivým príkladom využitia agentov AI.

Yankelevich testovala schopnosť GPT‑5.6 Sol vykonávať merania na nekalibrovanom šesťqubitovom čipe štandardného typu, ktorý EQuS bežne používa na porovnávanie kvality svojho výrobného procesu. Systému Codex poskytla zručnosti pre jednotlivé typy meraní, ktoré vysvetľovali, ako každý experiment vykonať a vyhodnotiť. Pomocou týchto zručností a cieľových parametrov čipu GPT‑5.6 Sol vybral parametre merania, ovládal hardvér, analyzoval získané údaje a potom meranie buď spresnil, alebo uložil výsledok na použitie pri ďalšom meraní.

Keď boli signály zreteľné, Codex dokončil štandardnú sekvenciu meraní len s minimálnym zásahom výskumníčky. Určil prechodové frekvencie qubitu, kalibroval impulzy používané na jeho ovládanie a čítanie a zistil, ako dlho si qubit uchovával kvantovú informáciu.

GPT‑5.6 Sol mal väčšie ťažkosti, keď boli experimentálne signály slabé alebo zašumené. V takých prípadoch mu nájdenie vhodných parametrov merania trvalo dlhšie a niekedy potreboval usmernenie skúseného výskumníka. Výsledky naznačujú, že súčasní agenti zvládajú jasne vymedzené experimentálne postupy, no interpretácia nejednoznačných fyzikálnych výsledkov zostáva náročná.

EQuS vyrába mnoho takýchto štandardných čipov, pričom charakterizácia každého z nich môže výskumníkovi trvať niekoľko dní. Skupina teraz pravidelne využíva agentov na rutinné merania, takže výskumníci sa môžu sústrediť na inú prácu.

„Môžem nechať agentov vykonávať merania celé hodiny v noci alebo počas mojej práce v čistej miestnosti,“ povedala Yankelevich. „Cez telefón môžem skontrolovať, čo urobili, a usmerniť ich, ak treba niečo opraviť alebo ak chcem preskúmať iný smer.“

Bezprostrednou výhodou je, že agenti Codex môžu výskumníkom pomáhať plynule napredovať pri analýze experimentov a meraniach bez neustáleho dohľadu. Skúsení výskumníci môžu stále nájsť najlepšie nastavenia kalibrácie rýchlejšie než súčasné modely AI. Keďže však už nemusia venovať čas sledovaniu každého kroku kalibrácie, môžu sa sústrediť na inú prácu.

Rutinná charakterizácia čipu prebieha podľa pomerne presne vymedzeného postupu. Pri nových experimentoch prideľuje Yankelevich agentom Codex užšie experimentálne ciele a vo väčšej miere využíva ich schopnosť písať, upravovať a testovať nový kód na riadenie, analýzu a simuláciu. Priame prepojenie agentov s laboratóriom umožňuje skupine upravovať kód, overovať ho na skutočných meraniach a autonómne dokončovať dlhšie úseky práce.

„Vybudovala som infraštruktúru, ktorá agentov sprevádza viacerými časťami mojej práce – meraním, teóriou aj návrhom čipov – a teraz sa to naozaj začína vyplácať,“ povedala Yankelevich. „Môžem nechať viacero agentov súčasne pracovať na rôznych problémoch a väčšinu času venovať práci na vyššej úrovni – interpretácii výsledkov, navrhovaniu experimentov, plánovaniu ďalších krokov agentov, čítaniu a písaniu.“