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Claude 自主优化量子电路:八项任务超过已发表最佳设计

Claude 自主优化量子电路:八项任务超过已发表最佳设计

AI资讯 • Admin • • 11 次浏览

Claude 在 2026 年 10 月 16 日由 Anthropic 公布的一项研究里,独立重新设计了八个量子电路,并在每一项上都超过了此前已发表的最佳方案,部分任务的资源需求低了一个数量级以上。这项工作出自 Anthropic 的 STEM Fellows 项目,由 Andi Gu 主导、量子物理学家 Alek Kemeny 指导,并与哈佛大学的 Susanne Yelin、Mikhail Lukin 合作,完整论文已挂在 arXiv。

只给说明书和评分表,剩下的自己迭代

量子电路的成本可以用两个数字衡量:占用多少量子比特、需要多少个量子门。研究团队给 Claude Mythos 5 的只有用自然语言写成的电路规格说明——涵盖化学、优化、物理模拟、数论和数值计算八个基础计算单元——外加一个自动评测程序:先验算设计是否正确,再按比特数乘以门数打分。Claude 在这个闭环里自己提案、拿分、改稿,轮次之间没有人类介入,最终八个电路都同时做到了更少的比特和更少的门。

这与它写普通代码时的工作方式同构:Claude Code Review 正式上线:审一个 PR 只要 6 到 10 分钟靠的也是“先自动检查、再交人复核”。区别在于,量子电路多两条普通程序没有的硬约束:不能像普通代码那样按条件分支丢弃中间结果,因为量子态同时跑在许多输入上;也不能直接删除草稿信息,每一步都必须可逆,想扔掉只能把计算倒着再跑一遍。这两条约束正是电路昂贵的原因。

53 小时,啃下模逆元这块老骨头

八个任务里最硬的是椭圆曲线点加法,它是量子算法破解椭圆曲线离散对数问题的核心步骤,而其中最贵的一步叫模逆元。经典计算机用 divsteps 方法算它很高效,但这个方法要保存每轮迭代的分支记录,量子电路存不起这份历史,所以一直做不出可行的可逆版本。

Claude 只拿到一段文字说明后连续工作了 53 小时,人类输入仅限于最初的简报和几次“想得再宽一点”的提醒。它先是尝试从迭代后的数字对里直接反推出分支信息、免去存储,规则在 256 位数上失效后,转而自己证明了若干新的代数恒等式,推出精确的解码公式,再用大规模数值模拟和 Lean 形式化验证确认无误,给出了第一个不需要保存分支历史的可逆 divsteps 实现。在此基础上微调存与算的配比后,得到的一组成果里,有一个设计只比此前最小的设计多用 12% 的比特,却把门数降到了十七分之一。

优化算法里最贵的一步,被砍掉 12 倍

第二个案例是解码量子干涉测量(DQI)的译码环节,这是该优化算法中最耗资源的一步。Claude 判断沿用扩展欧几里得算法不划算,改用每轮步数固定、更契合量子电路“一套门序列跑所有输入”的 Berlekamp–Massey 方法;临时变量也不再整批保存,而是尽量从当前状态反推。为了决定该留多少存储余量,它自建高速模拟器跑了 4.03 亿次译码采样,发现需要保存的异常值几乎从不超过一个,于是只预留 19 个比特,而不是按最坏情况准备的 665 个,代价是约万分之一的运行会超限失败——在任务允许的误差范围内。三处改动叠加,译码器的门数降到谷歌此前方案的十二分之一。

参照系是:单是铁硫分子 FeMoco 的基态能量估算,人类研究群体花了八年,才把所需门数从 2017 年的约 50 万亿降到约 3.4 亿;而这次的椭圆曲线设计出自一次 53 小时的自动运行。需要泼的冷水也写在原文里:这些是经评测程序和模拟验证的设计,还没有跑在真实量子硬件上;纠错码、快速译码器和硬件控制等其他组件仍是独立难题。Anthropic 还提到 Claude 在实验早期偏保守、会反复复核已经站得住的改进,团队靠强制并行多条思路、偶尔提醒放宽搜索才把它推向新解法。即便如此,这次结果至少说明,量子计算的进度表开始多了一个变量:帮它设计电路的,可能不再只是人。

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