Claude Mythos 5 conçoit des circuits quantiques 17 fois plus efficacement

Anthropic a publié une étude montrant que son modèle d’IA Claude Mythos 5 a développé de manière autonome de nouveaux circuits quantiques qui surpassent les méthodes existantes sur plusieurs points. Pour un type précis de calcul, l’addition de points sur une courbe elliptique, le nouveau circuit utilise 17 fois moins de portes quantiques que la meilleure approche publiée à ce jour, au prix d’une augmentation de 12 % du nombre de qubits. Selon Anthropic, les résultats n’ont pas encore été validés sur du matériel quantique réel.

En bref :

• Claude Mythos 5 a optimisé huit circuits quantiques dans les domaines de la chimie, de l’optimisation, de la simulation physique et de la théorie des nombres.
• Un circuit utilise 17 fois moins de portes quantiques pour les calculs sur courbe elliptique ; un autre réduit d’environ 12 fois le nombre de portes pour le décodage Reed-Solomon.
• Les améliorations découlent de nouvelles connaissances mathématiques, et non de l’adaptation de circuits existants.

Optimiser de manière autonome en boucle fermée

Pour cette étude, Claude Mythos 5 a reçu des spécifications en langage courant de huit routines fondamentales utilisées dans des algorithmes quantiques plus vastes. Un programme d’évaluation automatisé contrôlait et évaluait chaque circuit, après quoi le modèle pouvait soumettre une proposition améliorée sur la base de ce retour, sans intervention humaine.

Selon Anthropic, Claude Mythos 5 est particulièrement adapté à ce type de travail parce que les circuits quantiques peuvent être décrits comme du code informatique ordinaire, ce qui permet au modèle d’écrire, d’exécuter et de réviser des circuits. De plus, pour la classe d’algorithmes étudiée, il existe un critère objectif clair : le nombre de qubits multiplié par le nombre de portes.

Dans les huit cas, le modèle a trouvé des améliorations en mettant au jour de nouvelles propriétés structurelles et mathématiques du problème. Lors de la simulation d’un composé de sulfure de fer, Claude a découvert que des symétries dans la structure moléculaire rendaient des recalculs superflus. Dans d’autres cas, il est apparu que des circuits existants contenaient des éléments coûteux, nécessaires uniquement pour des valeurs d’entrée extrêmement rares ; ils ont donc été supprimés.

Calculs sur courbe elliptique et décodage Reed-Solomon

L’amélioration la plus marquante concerne l’inversion modulaire, l’étape la plus coûteuse des calculs sur courbe elliptique. Claude a mis au point pour cela un algorithme réversible qui rend superflu le stockage d’informations de branchement intermédiaires. Le circuit obtenu pour l’addition de points sur une courbe elliptique utilise 17 fois moins de portes que le circuit publié le plus efficace à ce jour, au prix d’une hausse de 12 % du nombre de qubits.

Claude a par ailleurs réduit d’un facteur 12 le nombre de portes des circuits de décodage Reed-Solomon dans l’algorithme d’optimisation quantique DQI. L’ajustement du seuil à partir duquel le circuit stocke les informations de branchement au lieu de les décoder a également fait apparaître une série de circuits intermédiaires. Cela élargit le front de Pareto : des combinaisons de qubits et de temps de calcul qui n’étaient pas disponibles auparavant.

L’étude a été dirigée par Andi Gu dans le cadre du STEM Fellows Program d’Anthropic, sous la supervision du physicien quantique Alek Kemeny d’Anthropic et en collaboration avec Susanne Yelin et Mikhail Lukin de l’université Harvard et de QuEra Computing. Anthropic souligne que les résultats en sont encore au stade de la conception et de la vérification des circuits et n’ont pas encore été testés sur du matériel quantique réel.