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Claude optimiert Quantenschaltkreise selbstständig: Acht Aufgaben besser als die besten veröffentlichten Entwürfe

Claude optimiert Quantenschaltkreise selbstständig: Acht Aufgaben besser als die besten veröffentlichten Entwürfe

KI-Informationen • Admin • • 13 Aufrufe

Claude hat in einer am 16. Oktober 2026 von Anthropic veröffentlichten Studie acht Quantenschaltkreise selbstständig neu entworfen und bei jedem einzelnen die beste bislang veröffentlichte Ausführung übertroffen; bei einigen Aufgaben sank der Ressourcenbedarf um mehr als eine Größenordnung. Die Arbeit stammt aus Anthropics STEM-Fellows-Programm, wurde von Andi Gu geleitet und vom Quantenphysiker Alek Kemeny betreut, in Zusammenarbeit mit Susanne Yelin und Mikhail Lukin von der Harvard University; das vollständige Paper liegt auf arXiv.

Nur Spezifikation und Punktekonto – den Rest iteriert es allein

Die Kosten eines Quantenschaltkreises lassen sich mit zwei Zahlen messen: wie viele Qubits er belegt und wie viele Gatter er braucht. Das Team gab Claude Mythos 5 lediglich in natürlicher Sprache formulierte Spezifikationen für acht grundlegende Recheneinheiten aus Chemie, Optimierung, Physiksimulation, Zahlentheorie und numerischem Rechnen – dazu ein automatisches Bewertungsprogramm, das einen Entwurf erst auf Korrektheit prüft und dann mit Qubits mal Gattern bewertet. In dieser geschlossenen Schleife schlug Claude Entwürfe vor, nahm seine Punkte entgegen und überarbeitete, ohne menschliches Eingreifen zwischen den Runden; am Ende kamen alle acht Schaltkreise mit weniger Qubits und weniger Gattern aus.

Das Muster entspricht seinem Umgang mit gewöhnlichem Code: Auch Claude Code Review ist live: Ein PR wird in 6 bis 10 Minuten geprüft beruht auf automatischen Checks zuerst und menschlicher Prüfung danach. Der Unterschied sind zwei harte Zwänge, die klassische Programme nicht kennen: Ein Quantenschaltkreis kann Zwischenergebnisse nicht per Bedingung verwerfen, weil der Quantenzustand viele Eingaben gleichzeitig durchläuft; und er kann Arbeitsinformationen nicht einfach löschen, weil jeder Schritt umkehrbar sein muss – Verwerfen heißt, die Rechnung rückwärts erneut zu fahren. Genau diese beiden Zwänge machen Schaltkreise teuer.

53 Stunden an der modularen Inversen

Die härteste der acht Aufgaben war die Punktaddition auf elliptischen Kurven, der Kernschritt quantenalgorithmischer Verfahren zum diskreten Logarithmus auf elliptischen Kurven; ihr teuerster Teil ist die modulare Inverse. Klassische Rechner berechnen sie effizient mit einem Verfahren namens divsteps, doch divsteps muss die Verzweigungsentscheidungen jeder Iteration festhalten – und ein Quantenschaltkreis kann sich diese Historie nicht leisten, weshalb es keine praktikable umkehrbare Fassung gab.

Claude erhielt eine einabsätzige Kurzbeschreibung und arbeitete 53 Stunden durch; menschlicher Input beschränkte sich auf die Beschreibung selbst und wenige Aufforderungen, breiter zu denken. Als die erste Idee – die Verzweigungsdaten statt zu speichern aus den Zahlenpaaren zurückzudekodieren – an der vollen Größe von 256 Bit scheiterte, bewies Claude mehrere neue algebraische Identitäten, leitete eine exakte Dekodierformel her und bestätigte sie per großskaliger numerischer Simulation sowie formaler Verifikation in Lean. Ergebnis: die erste umkehrbare divsteps-Umsetzung, die keine Verzweigungshistorie speichert. Die Feinabstimmung zwischen Speichern und Neuberechnen brachte eine Familie von Entwürfen hervor; einer davon braucht nur 12 % mehr Qubits als der kleinste bisherige Entwurf, aber 17-mal weniger Gatter.

Der teuerste Schritt eines Optimierers, auf ein Zwölftel gesenkt

Der zweite Fall ist der Dekodierer innerhalb der dekodierten Quanteninterferometrie (DQI), der ressourcenhungrigste Schritt dieses Optimierungsverfahrens. Claude beurteilte den erweiterten euklidischen Algorithmus als ungeeignet und baute den Dekodierer um das Berlekamp–Massey-Verfahren neu, dessen feste Rundenzahl zu einem Schaltkreis passt, der eine einzige Gatterfolge für alle Eingaben fahren muss; Zwischenwerte werden aus dem aktuellen Zustand rekonstruiert statt pauschal gespeichert. Um zu entscheiden, wie viel Speicher zu reservieren ist, baute es einen Hochgeschwindigkeitssimulator und fuhr 403 Millionen Testdekodierungen: Ausnahmen, die Speicher brauchten, überstiegen fast nie einen einzigen Wert – also reserviert der Schaltkreis 19 statt der schlimmstenfalls nötigen 665 Qubits, um den Preis von etwa einem Fehlschlag pro zehntausend Läufen, innerhalb der erlaubten Fehlertoleranz. Zusammen senkten die Änderungen die Gatterzahl des Dekodierers auf ein Zwölftel von Googles früherer Konstruktion.

Zur Einordnung: Menschliche Forschungsgruppen brauchten acht Jahre, um die Gatter-Schätzung für die Grundzustandsenergie des FeMoco-Moleküls von rund 50 Billionen (2017) auf etwa 340 Millionen zu senken. Dieser elliptische Entwurf entstand in einem einzigen 53-stündigen automatischen Lauf. Das kalte Wasser steht ebenfalls im Paper: Es sind per Bewertungsprogramm und Simulation geprüfte Entwürfe, keine Läufe auf echter Quantenhardware; Fehlerkorrekturcodes, schnelle Dekodierer und Hardwaresteuerung bleiben eigenständige Probleme. Anthropic merkt zudem an, Claude sei anfangs vorsichtig gewesen und habe bereits gestützte Verbesserungen wiederholt nachgeprüft; das Team musste parallele Ansätze erzwingen und gelegentlich zum Erweitern der Suche auffordern. Trotzdem erhält die Quanten-Zeitrechnung eine neue Variable: Die Schaltkreise könnten künftig zunehmend von etwas anderem als Menschen entworfen werden.

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