Як GPT‑5.6 Sol допомагає проводити експерименти з квантових обчислень

Квантові обчислення — це новітня технологія, що використовує унікальні властивості квантової механіки для обробки інформації. У майбутньому вона може забезпечити точніше моделювання складних матеріалів і молекул. На відміну від звичайних процесорів, квантові процесори побудовані на квантових бітах, або кубітах. Підготовка та проведення експериментів із кубітами може тривати місяцями й вимагати від сотень до тисяч попередніх вимірювань — і саме тут може допомогти ШІ.

Беатріс Янкелевич, аспірантка групи інженерних квантових систем MIT (EQuS), використала GPT‑5.6 Sol разом із Codex, щоб з’ясувати, чи може ШІ оптимізувати її експериментальний процес. Група MIT досліджує надпровідні кубіти, які охолоджують майже до абсолютного нуля в спеціалізованих пристроях — рефрижераторах розчинення. Ці кубіти швидко виконують операції, точно керуються за допомогою мікрохвильових сигналів, можуть виготовлятися за звичними технологіями та розміщуватися на мікросхемі.

Після виготовлення, корпусування та охолодження мікросхеми з надпровідними кубітами дослідники взаємодіють із нею виключно через програмне забезпечення, тому експерименти Янкелевич стали природним випробувальним середовищем для агентів ШІ. Підключення Codex до лабораторного програмного забезпечення, яке координує експерименти, дало йому змогу проводити вимірювання, аналізувати результати й вирішувати, що випробувати далі. Янкелевич з’ясувала, що GPT‑5.6 Sol часто може автономно виконувати стандартні послідовності вимірювань, заощаджуючи їй чимало часу й даючи змогу проводити експерименти без постійного нагляду. Завдяки цьому вона могла приділяти більше часу аналізу результатів, розробці експериментів і плануванню наступних етапів дослідження.

Надпровідні кубіти часто називають штучними атомами, адже вони, як і атоми, можуть перебувати лише на певних енергетичних рівнях. Мікрохвильові імпульси переводять кубіти між цими рівнями та дають змогу досліджувати їхній квантовий стан. Дослідники розробляють і калібрують послідовності імпульсів, які надсилаються на мікросхему, а потім оцифровують та аналізують зворотні сигнали. Ці вимірювання дають змогу визначити резонансні частоти кожного кубіта для точного керування ним, тривалість збереження квантової інформації та параметри, необхідні для виконання обчислень.

Для калібрування кубітів потрібна низка взаємозалежних вимірювань, де кожен результат визначає подальші дії. Властивості кубітів іноді можуть дрейфувати, а неочікувана фізична поведінка — спричиняти суперечливі результати. Досвідчені дослідники здатні розпізнавати такі зміни й відповідно адаптувати свої дії. Поєднання програмного керування, повторюваних вимірювань і адаптивного ухвалення рішень також робить калібрування кубітів перспективним сценарієм застосування агентів ШІ.

Янкелевич перевірила здатність GPT‑5.6 Sol проводити вимірювання на некаліброваній шестикубітній мікросхемі стандартного типу, який EQuS регулярно використовує для оцінювання свого виробничого процесу. Вона надала Codex спеціалізовані навички для вимірювань, які пояснювали, як проводити й оцінювати кожен експеримент. Використовуючи ці навички та цільові проєктні характеристики мікросхеми, GPT‑5.6 Sol вибирав параметри вимірювань, керував обладнанням, аналізував отримані дані, а потім або уточнював вимірювання, або зберігав результат для наступного.

Коли сигнали були чіткими, Codex виконував стандартну послідовність вимірювань майже без втручання дослідниці. Він визначав частоти переходів кубіта, калібрував імпульси для керування кубітом і зчитування його стану, а також визначав, як довго кубіт зберігав квантову інформацію.

GPT‑5.6 Sol було складніше працювати зі слабкими або зашумленими експериментальними сигналами. У таких випадках пошук відповідних параметрів вимірювання тривав довше, а іноді була потрібна допомога досвідченого дослідника. Результати свідчать, що сучасні агенти здатні виконувати чітко визначені експериментальні процеси, але інтерпретація неоднозначних фізичних результатів досі залишається складним завданням.

EQuS виготовляє багато таких стандартних мікросхем, і визначення характеристик кожної з них може займати в дослідника кілька днів. Тепер група регулярно доручає агентам стандартні вимірювання, щоб дослідники могли зосередитися на іншій роботі.

«Я можу залишити агентів проводити вимірювання багато годин уночі або поки працюю в чистій кімнаті», — сказала Янкелевич. «Я можу перевірити з телефона, що вони зробили, і скоригувати їхню роботу, якщо щось потрібно виправити або якщо я хочу дослідити інший напрям».

Безпосередня перевага полягає в тому, що агенти Codex допомагають дослідникам стабільно просуватися в аналізі експериментів і проведенні вимірювань без постійного нагляду. Досвідчені дослідники все ще можуть визначати найкращі параметри калібрування швидше за сучасні моделі ШІ. Але, заощаджуючи час, який раніше витрачали на контроль кожного етапу калібрування, дослідники можуть зосередитися на іншій роботі.

Стандартне визначення характеристик мікросхеми відбувається за відносно чітко визначеним робочим процесом. У новаторських експериментах Янкелевич ставить агентам Codex вужчі експериментальні цілі, активніше використовуючи їхню здатність писати, змінювати й тестувати новий код для керування, аналізу та моделювання. Безпосереднє підключення агентів до лабораторії дає групі змогу вдосконалювати код, перевіряти його на реальних вимірюваннях і автономно виконувати триваліші цикли роботи.

«Я створила інфраструктуру, яка спрямовує агентів у кількох напрямах моєї роботи — вимірюваннях, теорії та проєктуванні мікросхем, — і тепер це справді починає давати результат», — сказала Янкелевич. «Я можу доручити кільком агентам одночасно працювати над різними завданнями, а сама присвячую більшість часу роботі вищого рівня: інтерпретації результатів, розробці експериментів, плануванню наступних кроків для агентів, читанню та написанню матеріалів».