Claude Mythos 5 يصمّم دوائر كمومية بنفسه ويتفوق على الأرقام القياسية المنشورة

أظهرت Anthropic أن Claude Mythos 5 قادر على تصميم دوائر كمومية بنفسه تتفوق على أفضل الحلول البشرية المنشورة. وفي عدد من الحالات بلغ المكسب رتبة قدر أو أكثر. زُوّد النموذج بأوصاف لثماني دوائر من الكيمياء والتحسين ومحاكاة الأنظمة الفيزيائية ونظرية الأعداد، إضافةً إلى مقيِّم آلي يتحقق من كل نسخة ويقيّمها. قاد المشروع آندي غو ضمن Anthropic STEM Fellows Program. وأشرف عليه الفيزيائي الكمومي في Anthropic أليك كيميني، وشارك في تأليفه سوزان يلين من هارفارد وميخائيل لوكين (هارفارد وQuEra Computing).

العقبة في الدوائر لا في العتاد

تضم الحواسيب الكمومية الحالية مئات أو آلاف الكيوبتات، وهذا العدد لا يكفي لكثير من الخوارزميات ذات الفائدة العملية. كما أن الكيوبتات حساسة للضوضاء: فالحرارة والاهتزازات وحتى الأشعة الكونية تزيح حالتها، وتتراكم الأخطاء الصغيرة حتى يعطي الحساب إجابة خاطئة. لذلك يحاول الباحثون إعادة كتابة الخوارزميات بحيث تحتاج إلى كيوبتات أقل ووقت أقصر.

ومن الأمثلة الواضحة FeMoco، وهو عنقود حديد-كبريت في إنزيم النيتروجيناز، تحوّل به البكتيريا نيتروجين الهواء إلى أمونيا. وفهم آلية عمله يساعد في تصميم محفزات صناعية أفضل. في عام 2017 قُدّرت الحاجة لحساب طاقة الحالة الأساسية لـ FeMoco بنحو 50 تريليون بوابة توفولي. أما اليوم فقد انخفض التقدير إلى نحو 340 مليون، أي بمقدار 150 000 مرة. وهذا يعادل بضع ساعات من عمل آلة مستقبلية تضم نحو ثلاثة ملايين كيوبت فيزيائي. وجاء هذا الانخفاض في معظمه من إعادة تصميم الدوائر، لا من تحسين العتاد.

حلقة مغلقة دون تدخل بشري

يعلّل المؤلفون اختيار Claude بثلاثة أسباب. أولًا، تُوصف الدوائر الكمومية بالشيفرة البرمجية، فيستطيع النموذج كتابتها وتشغيلها وتعديلها كما يفعل مع البرامج العادية. ثانيًا، من السهل التحقق من فئة الخوارزميات المدروسة: فلكل مدخل مخرج واحد محدد، ويستطيع حاسوب عادي مطابقته. ولذلك يتحقق برنامج مقيِّم خارجي من صحة مقترحات النموذج. ثالثًا، يوجد مقياس موضوعي هو عدد الكيوبتات مضروبًا في عدد البوابات، ويُستخدم بديلًا (proxy) عن زمن تنفيذ الدائرة.

عمل Claude Mythos 5 في حلقة: يقترح تصميمًا، ويتلقى من المقيِّم تغذية راجعة ودرجة، ثم يأخذهما في الحسبان في المحاولة التالية. ولم يتدخل أي إنسان بين الجولات. شملت المهام ثمانية عناصر حسابية أساسية، هي اللبنات الأساسية لخوارزميات كمومية أكبر، في الكيمياء والتحسين والمحاكاة الكمومية ونظرية الأعداد والحسابات العددية.

المعطيات الرئيسية

• النموذج: Claude Mythos 5، يعمل في حلقة مغلقة دون مشاركة بشرية بين الجولات
• المهام: 8 عناصر حسابية أساسية من الكيمياء والتحسين والفيزياء ونظرية الأعداد والطرق العددية
• المدخل: وصف للدائرة بلغة بسيطة إضافةً إلى مقيِّم آلي
• المقياس: عدد الكيوبتات × عدد البوابات
• النتيجة: تصاميم أفضل من أفضل التصاميم المنشورة، وفي بعض الحالات بمقدار رتبة قدر أو أكثر
• السياق: انخفض تقدير FeMoco من 50 تريليون إلى نحو 340 مليون بوابة توفولي

ما الذي سيتغير بالنسبة إلى القطاع

الخلاصة الرئيسية لدى Anthropic أن انخفاض متطلبات الموارد يقرّب الحواسيب الكمومية العملية قياسًا بالتوقعات السابقة. وأمام الفرق التي تبني العتاد الكمومي أو تقدّر آجال قابلية التطبيق سبب لإعادة حساب توقعاتها المتعلقة بالموارد.

ولهذا النهج شرط: فهو يعمل حيث يمكن التحقق من النتيجة بحاسوب عادي واختزال الجودة في رقم واحد. وبحسب وصف المؤلفين، يتحقق هذا الشرط في هذه الفئة من الخوارزميات. والنمط قابل للنقل: مهمة بلغة طبيعية، ومقيِّم برمجي، ومقياس واحد، وحلقة تحسين ذاتية. وترد تفاصيل كل واحدة من الدوائر الثماني في المقالة الكاملة على arXiv.