Claude Mythos 5 diseñó por sí solo circuitos cuánticos mejores que los récords publicados

Anthropic ha demostrado que Claude Mythos 5 es capaz de diseñar por sí solo circuitos cuánticos mejores que las mejores soluciones humanas publicadas. En varios casos, la mejora fue de un orden de magnitud o más. Al modelo se le entregaron descripciones de ocho circuitos de química, optimización, simulación de sistemas físicos y teoría de números, además de un evaluador automático que comprueba y puntúa cada variante. El proyecto lo dirigió Andy Gu dentro del Anthropic STEM Fellows Program. Su mentor fue Alec Kemeny, físico cuántico de Anthropic, y los coautores fueron Susanne Yelin, de Harvard, y Mikhail Lukin (Harvard, QuEra Computing).

El cuello de botella son los circuitos, no el hardware

Las máquinas cuánticas actuales cuentan con cientos o miles de cúbits. Para muchos algoritmos con utilidad práctica, eso no basta. Además, los cúbits son sensibles al ruido: el calor, las vibraciones e incluso los rayos cósmicos alteran su estado, los pequeños errores se acumulan y el cálculo acaba dando una respuesta incorrecta. Por eso los investigadores tratan de reescribir los algoritmos para que necesiten menos cúbits y menos tiempo.

Un ejemplo ilustrativo es FeMoco, un clúster de hierro y azufre de la enzima nitrogenasa con el que las bacterias convierten el nitrógeno del aire en amoníaco. Entender cómo funciona ayudaría a diseñar mejores catalizadores industriales. En 2017, se estimaba que calcular la energía del estado fundamental de FeMoco requeriría unos 50 billones de puertas Toffoli. Hoy la estimación ha bajado a unos 340 millones, es decir, 150 000 veces menos. Eso equivale a varias horas de funcionamiento de una futura máquina con alrededor de tres millones de cúbits físicos. La reducción se debe sobre todo al rediseño de los circuitos, no a mejoras en el hardware.

Un ciclo cerrado sin humanos

Los autores explican la elección de Claude por tres razones. Primero, los circuitos cuánticos se describen con código, de modo que el modelo puede escribirlos, ejecutarlos y corregirlos como programas convencionales. Segundo, la clase de algoritmos considerada es fácil de verificar: a cada entrada le corresponde una única salida determinada, que un ordenador convencional puede contrastar. Por eso un programa evaluador externo valida las propuestas del modelo. Tercero, existe una métrica objetiva: el número de cúbits multiplicado por el número de puertas, que sirve como indicador indirecto del tiempo de ejecución del circuito.

Claude Mythos 5 trabajó en un ciclo: proponía un diseño, recibía del evaluador una respuesta y una puntuación, y las tenía en cuenta en el siguiente intento. Entre rondas no intervino ninguna persona. Las tareas abarcaban ocho primitivas computacionales, bloques básicos de algoritmos cuánticos más grandes, para química, optimización, simulación cuántica, teoría de números y cálculo numérico.

Parámetros clave

• Modelo: Claude Mythos 5, trabajando en ciclo cerrado sin intervención humana entre rondas
• Tareas: 8 primitivas computacionales de química, optimización, física, teoría de números y métodos numéricos
• Entrada: descripción del circuito en lenguaje natural más un evaluador automático
• Métrica: número de cúbits × número de puertas
• Resultado: diseños mejores que los mejores publicados, en ocasiones por un orden de magnitud o más
• Contexto: la estimación para FeMoco bajó de 50 billones a unos 340 millones de puertas Toffoli

Qué cambia para el sector

La conclusión principal de Anthropic es que unos requisitos de recursos menores acercan los ordenadores cuánticos prácticos respecto a lo que se esperaba hasta ahora. Los equipos que construyen hardware cuántico o evalúan plazos de aplicabilidad tienen motivos para recalcular sus previsiones de recursos.

El enfoque tiene una condición. Funciona donde el resultado puede verificarse con un ordenador convencional y la calidad puede reducirse a un número. Según la descripción de los autores, para esta clase de algoritmos se cumple. El esquema es trasladable: una tarea en lenguaje natural, un evaluador programático, una sola métrica y un ciclo autónomo de mejora. Los detalles de cada uno de los ocho circuitos figuran en el artículo completo en arXiv.