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GPT-5.6 Sol 如何自主运行量子计算实验:MIT 研究者的实践

把 GPT-5.6 Sol 接入实验室软件,让 AI 智能体自主运行量子芯片的常规测量,研究者得以专注更高层次工作。

GPT-5.6 SolCodex量子计算超导量子比特
成长分 / 100 70 综合收获、行动、留存与影响

GPT-5.6 Sol 如何自主运行量子计算实验:MIT 研究者的实践
为什么值得读了解 AI 智能体在真实科研实验室中如何与硬件软件协同工作,而非停留在演示阶段。

看到当前智能体能力的边界:定义明确的常规工作流可自主完成,模糊或噪声大的物理结果仍需人类介入。

关键洞察
  1. 超导量子比特芯片一旦制造、封装并冷却,研究人员完全通过软件与其交互,这使量子比特校准成为 AI 智能体的天然试验场。
  2. 校准量子比特需要一系列相互依赖的测量,每个结果影响下一步,且量子比特特性会漂移,这种软件控制、重复测量与自适应决策的结合适合智能体。
  3. 在信号清晰时,GPT-5.6 Sol 能在极少干预下完成标准测量序列:识别跃迁频率、校准控制与读取脉冲、确定量子信息保持时间。
转成行动

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量子计算是一项新兴技术,利用量子力学的独特性质来处理信息,有朝一日或许能更好地模拟复杂的材料和分子。与传统处理器不同,量子处理器由量子比特(qubit)构成。准备和运行量子比特实验可能耗时数月,还需要数百乃至数千次前期测量,而这正是 AI 有望帮上忙的工作。

Beatriz Yankelevich 是 MIT 工程量子系统组(Engineering Quantum Systems Group,EQuS)的研究生,她借助接入 Codex 的 GPT‑5.6 Sol,探索 AI 能否简化她的实验流程。该课题组研究超导量子比特,这类量子比特被冷却到接近绝对零度,置于名为稀释制冷机(dilution refrigerator)的专用设备中。它们运算速度快,可通过微波信号精确控制,还能用常见的制造工艺制作并排布在芯片上。

超导量子比特芯片一旦制造、封装并完成冷却,研究人员就完全通过软件与之交互,这使 Yankelevich 的实验成为 AI 智能体的天然试验场。把 Codex 接入协调实验的实验室软件后,它可以运行测量、分析结果,并决定下一步尝试什么。Yankelevich 发现,GPT‑5.6 Sol 往往能自主完成常规的测量流程,为她节省了大量时间,也让实验无需时刻有人看守。这样她就能把更多时间用于分析结果、设计实验和规划研究的后续步骤。

一块封装好的量子比特芯片,旁边是一台打开的稀释制冷机,线缆与芯片相连。
封装好的量子比特芯片(左)置于打开的稀释制冷机(右)内。图片来源:EQuS 课题组

协调相互依赖的测量

超导量子比特常被称为人造原子,因为和原子一样,它们只能处于特定的能级。微波脉冲让量子比特在这些能级之间跃迁,并探测其量子态。研究人员设计并校准发送给芯片的脉冲序列,再对返回的信号进行数字化和分析。这些测量能揭示每个量子比特的共振频率(据此可以精确控制量子比特)、量子比特保持量子信息的时长,以及执行计算所需的各项设置。

校准量子比特需要一系列相互依赖的测量,每一次的结果都会决定下一步怎么做。量子比特的特性偶尔会漂移,意料之外的物理行为也可能导致结果不一致。经验丰富的研究人员能识别这些变化,并在其出现时及时调整。软件控制、反复测量与自适应决策的结合,也让量子比特校准成为 AI 智能体颇具吸引力的应用场景。

Yankelevich 测试了 GPT‑5.6 Sol 在一块未校准的六量子比特芯片上运行测量的能力,这是 EQuS 经常用来检验其制造工艺的一种标准芯片。她为 Codex 提供了针对各项测量的技能(skill),说明如何运行和评估每个实验。借助这些技能和芯片的设计目标,GPT‑5.6 Sol 选择测量参数、操作硬件、分析所得数据,然后要么改进该次测量,要么保存结果供下一次测量使用。

当信号清晰时,Codex 在研究人员几乎无需介入的情况下完成了一整套标准测量。它识别出量子比特的跃迁频率,校准了用于控制和读取量子比特的脉冲,并确定了量子比特保持量子信息的时长。

两幅 q1 校准图:一幅是按频率绘制的共振凹陷拟合曲线,另一幅是按驱动功率绘制的 Rabi 振荡拟合曲线。
GPT‑5.6 Sol 自主完成的一组针对单个量子比特的校准测量。图片来源:EQuS 课题组
两幅 q1 校准图,显示随脉冲时长变化的弛豫与相干性测量拟合结果。
GPT‑5.6 Sol 自主完成的一组针对单个量子比特的校准测量。图片来源:EQuS 课题组
四幅 q1 读出校准图,显示重叠度、IQ 聚类,以及基态和激发态的直方图。
GPT‑5.6 Sol 自主完成的一组针对单个量子比特的校准测量。图片来源:EQuS 课题组

当实验信号微弱或噪声较大时,GPT‑5.6 Sol 就要吃力一些。在这些情况下,它需要更长时间才能找到合适的测量参数,有时还需要经验丰富的研究人员给予指导。结果表明,当前的智能体能够处理定义明确的实验流程,但解读含糊不清的物理结果仍然是一大挑战。

EQuS 制造了许多这类标准芯片,每块芯片都可能需要研究人员花上几天来表征。如今课题组经常用智能体来处理常规测量,让研究人员腾出手来专注于其他工作。

“我可以让智能体在夜里,或者我在洁净室工作时,连续跑上好几个小时的测量,”Yankelevich 说。“我可以用手机查看进展,看它们做了什么,如果有需要修正的地方,或者我想探索别的方向,也可以随时引导它们。”

两张 GPT-5.6 Sol 频率-幅度校准截图,在粉色渐变背景上显示 Rabi 和 Ramsey 校准结果及图表。
GPT‑5.6 Sol 在一次校准运行中的思维链节选。图片来源:EQuS 课题组

与研究人员并肩工作

眼下的优势在于,Codex 智能体可以在无需持续监督的情况下,帮助研究人员稳步推进实验分析和测量。经验丰富的研究人员或许仍能比当前的 AI 模型更快找到最佳校准设置。但由于省下了以往盯着校准过程每一步的时间,研究人员可以专注于其他工作。

常规的芯片表征遵循相对明确的流程。对于新颖的实验,Yankelevich 会给 Codex 智能体分配范围更窄的实验目标,同时更多地借助它们编写、修改和测试用于控制、分析与仿真的新代码的能力。把智能体直接接入实验室,让课题组能够修改代码、用真实测量来检验代码,并自主完成更长时间的工作。

“我搭建了一套基础设施,引导智能体完成我工作的多个环节,包括测量、理论和芯片设计,现在真的开始见效了,”Yankelevich 说。“我可以让多个智能体同时处理不同的问题,而我把大部分时间花在更高层次的工作上,比如解读结果、设计实验、为智能体规划下一步、阅读和写作。”