Claude 设计的量子电路:门数最多减少到 1/17

2026年10月16日,Anthropic 介绍了 Claude Mythos 5 如何设计量子电路,涉及化学、优化、物理模拟和数论领域的八项任务。根据 arXiv 上的论文,其中七项任务里,它找到的电路与已知最佳构造相比,Toffoli 门数量和量子比特数量都明显减少。这项研究的作者是 Anthropic STEM Fellows 项目的 Andi Gu、量子物理学家 Alek Kemeny,以及哈佛大学的 Susanne Yelin 和 Mikhail Lukin(Lukin 同时与 QuEra Computing 合作)。

量子电路为什么这么重要?

未来的量子计算机硬件资源非常有限,所以一个算法能不能跑起来,取决于电路设计。Anthropic 举了一个化学方面的例子:2017 年,计算 FeMoco 辅因子的基态能量估计需要约 50 万亿 个 Toffoli 门。如今,同一个模型(54 个轨道)只需约 3.4 亿 个,大约减少到原来的 15 万分之一。

有意思的是,这一降幅大部分并非来自更好的硬件,而是来自更巧妙的电路。而 Claude 想要加速的,正是这一环节。

Claude 是怎么设计电路的?

Claude 拿到用自然语言写的任务描述后,在一个闭环中工作:它提出一个设计,由独立的评估器检查正确性,并把成本计算为 量子比特数乘以门数。各轮之间没有任何人工参与。作者称之为一种进化式方法:模型提出变体,评估器进行验证和打分。

这是一个简化的指标(它不能直接告诉你电路要运行多久),但可以自动比较不同设计。

具体改进了什么?

Anthropic 详细介绍了两项成果:

1. 椭圆曲线上的点加法。 这是量子离散对数算法的标准测试,这类算法将来可能威胁基于椭圆曲线的密码学。Claude 构建了用于模逆运算的 divsteps 算法的可逆版本,并且不保存分支历史,而是直接从数字本身读出。其中一个设计比此前最小的设计 量子比特多 12%,但门数只有其 1/17。这项工作 Claude 花了 53 个小时,还用 Lean 形式化了其中一个定理。
2. DQI(decoded quantum interferometry)解码器。 DQI 是有望实现超多项式加速的候选算法,其中开销最大的步骤是 Reed-Solomon 码的解码。Claude 以 Berlekamp-Massey 算法为基础构建电路,大部分中间值都是重新计算而不是存储。如果为最坏情况预留空间,需要 665 个量子比特。经过 4.03 亿 次试验解码后发现,只需存储一个值(19 个量子比特)就够了,出错率大约是每 10,000 次运行一次,在可接受范围内。结果是:门数只有 Google 此前构造的 1/12。

做个对比:Google 估计,一个 optimal polynomial intersection 问题在 Frontier 超级计算机上大约需要三个月,而在未来使用 DQI 的量子计算机上大约只需一小时。

这是否意味着量子计算机马上就要来了?

不是。这些是更好的电路设计,而不是新硬件。据 Anthropic 称,即使是优化后的 FeMoco 计算,在未来一台拥有约三百万个物理量子比特的机器上也要运行几个小时,而这样的机器今天还不存在。

作者也坦率地写了不足之处:Claude 比较保守,经常把已经得到的结果反复检查好几遍。真正起作用的,是要求它并行探索几种本质上不同的思路,并时不时扩大搜索范围。即便如此,结果依然令人惊叹:一个在闭环中运行的语言模型,在专家们耕耘多年的领域里刷新了纪录。

这也是最近几天里 Mythos 系列模型进入严肃研究和安全工作的又一个例子(我之前写过 Claude Mythos 如何迫使美国银行修补漏洞)。

FAQ

这些量子电路是谁设计的?

Claude Mythos 5,它在闭环中与自动评估器协同工作。研究由 Anthropic 的 Andi Gu 主导,合作者包括 Alek Kemeny,以及哈佛大学的 Susanne Yelin 和 Mikhail Lukin。

Claude 破解了椭圆曲线密码吗?

没有。它改进的是曲线上点加法的电路,这是未来量子算法的组成部分之一。运行这些算法需要一台大型量子计算机,而今天还没有。

什么是 Toffoli 门?

一种作用于三个量子比特、代价较高的逻辑门。Toffoli 门的数量被用作衡量量子计算机工作量的粗略指标。

在哪里可以读到论文?

在 arXiv 上:《Discovering state-of-the-art quantum circuits with large language models》,发表于 2026 年 10 月 15 日。