Claude Mythos 5 a conçu seul des circuits quantiques meilleurs que les records publiés

Anthropic affirme que Claude Mythos 5 est capable de concevoir seul des circuits quantiques meilleurs que les meilleures solutions humaines publiées. Dans plusieurs cas, le gain atteint un ordre de grandeur ou plus. Le modèle a reçu les descriptions de huit circuits issus de la chimie, de l'optimisation, de la simulation de systèmes physiques et de la théorie des nombres, ainsi qu'un évaluateur automatique qui vérifie et note chaque variante. Le projet a été mené par Andy Gu dans le cadre de l'Anthropic STEM Fellows Program. Il était encadré par Alec Kemeny, physicien quantique chez Anthropic, et co-signé par Suzanne Yelin (Harvard) et Mikhail Lukin (Harvard, QuEra Computing).

Le goulot d'étranglement : les circuits, pas le matériel

Les machines quantiques actuelles comptent des centaines ou des milliers de qubits. C'est insuffisant pour de nombreux algorithmes d'intérêt pratique. Les qubits sont en outre sensibles au bruit : la chaleur, les vibrations et même les rayons cosmiques modifient leur état, les petites erreurs s'accumulent et le calcul finit par donner une réponse fausse. Les chercheurs tentent donc de réécrire les algorithmes pour qu'ils exigent moins de qubits et moins de temps.

L'exemple le plus parlant est FeMoco, un amas fer-soufre présent dans l'enzyme nitrogénase, avec laquelle les bactéries transforment l'azote de l'air en ammoniac. Comprendre son fonctionnement aiderait à concevoir de meilleurs catalyseurs industriels. En 2017, le calcul de l'énergie de l'état fondamental de FeMoco nécessitait environ 50 000 milliards de portes Toffoli selon les estimations. Aujourd'hui, cette estimation est tombée à environ 340 millions, soit une réduction de 150 000 fois. Cela correspond à quelques heures de fonctionnement d'une future machine d'environ trois millions de qubits physiques. Cette baisse vient surtout de la refonte des circuits, et non d'une amélioration du matériel.

Une boucle fermée sans humain

Les auteurs expliquent leur choix de Claude par trois raisons. Premièrement, les circuits quantiques se décrivent en code : le modèle peut donc les écrire, les exécuter et les corriger comme n'importe quel programme. Deuxièmement, la classe d'algorithmes étudiée est facile à vérifier : à chaque entrée correspond une seule sortie déterminée, qu'un ordinateur classique peut contrôler. Un programme évaluateur externe valide ainsi les propositions du modèle. Troisièmement, il existe une métrique objective : le nombre de qubits multiplié par le nombre de portes. Elle sert de proxy pour le temps d'exécution du circuit.

Claude Mythos 5 a travaillé en boucle : il proposait une conception, recevait de l'évaluateur un retour et un score, puis en tenait compte à la tentative suivante. Aucun humain n'est intervenu entre les tours. Les tâches couvraient huit primitives de calcul, des briques de base d'algorithmes quantiques plus vastes, pour la chimie, l'optimisation, la simulation quantique, la théorie des nombres et le calcul numérique.

Paramètres clés

• Modèle : Claude Mythos 5, fonctionnement en boucle fermée sans intervention humaine entre les tours
• Tâches : 8 primitives de calcul issues de la chimie, de l'optimisation, de la physique, de la théorie des nombres et des méthodes numériques
• Entrée : description du circuit en langage naturel et évaluateur automatique
• Métrique : nombre de qubits × nombre de portes
• Résultat : des conceptions meilleures que les meilleures publiées, parfois d'un ordre de grandeur ou plus
• Contexte : l'estimation pour FeMoco est passée de 50 000 milliards à environ 340 millions de portes Toffoli

Ce que cela change pour le secteur

La conclusion principale d'Anthropic : des besoins en ressources plus faibles rapprochent les ordinateurs quantiques pratiques par rapport aux attentes antérieures. Les équipes qui construisent du matériel quantique ou évaluent les délais d'applicabilité ont ainsi une raison de recalculer leurs prévisions de ressources.

L'approche a toutefois une condition. Elle fonctionne là où un ordinateur classique peut vérifier le résultat et où la qualité se ramène à un nombre. Pour cette classe d'algorithmes, d'après les auteurs, la condition est remplie. Le schéma est transposable : une tâche en langage naturel, un évaluateur programmatique, une seule métrique et une boucle d'amélioration autonome. Les détails sur chacun des huit circuits figurent dans l'article complet sur arXiv.