QuEra automatisiert die Laser-Wiederherstellung

QuEra Computing setzt in seinen Quantencomputern präzise eingestellte Laser zur Steuerung atomarer Qubits ein. Durch Umwelteinflüsse und andere Störungen können sich die Laserfrequenzen verschieben. Wenn die Abweichung groß genug ist, verliert das System seine sogenannte Lasersperre und die Berechnung wird unterbrochen. Die Wiederherstellung komplexer Fehler erforderte zuvor die Beurteilung durch spezialisierte Fachkräfte.

QuEra hatte die Wiederherstellung häufiger, einfacher Laserabweichungen bereits automatisiert. Das 256-Qubit-System Aquila, das über Amazon Braket verfügbar ist, erreicht laut QuEra eine Verfügbarkeit von mehr als 99 Prozent. Komplexere und seltenere Fehler ließen sich mit den bisherigen festen Abläufen jedoch nicht abdecken. Vier Spezialisten benötigten zwei bis drei Wochen, um ein Wiederherstellungsskript von Hand zu erstellen. Dieses berücksichtigte nur die Fehlerarten, die sie zuvor in den Code aufgenommen hatten.

QuEra beauftragte den KI-Agenten Claude von Anthropic damit, die Steuerungslogik für das Lasersystem zu entwickeln und zu prüfen. Die Arbeiten erfolgten im Rahmen einer begrenzten Forschungsvorschau des Model Hardware Standard (MHS). Der Standard ermöglicht es KI-Agenten, physische Labor- und Fertigungsgeräte innerhalb festgelegter Sicherheitsgrenzen zu bedienen.

Der Agent entwickelte ein konventionelles Steuerungsprogramm. Nach Abschluss der Entwicklung trifft kein KI-Modell während des laufenden Betriebs die Wiederherstellungsentscheidungen. Stattdessen verwenden die Ingenieure ein prüfbares und validiertes Programm, das das Lasersystem ohne manuelle Intervention wiederherstellt.

Für die Entwicklung erhielt Claude Zugriff auf ein spezielles Laser-Testbett. Der Agent führte eigene Experimente durch, schlug eine Korrektur vor, probierte sie aus, wertete das Ergebnis aus und verfeinerte seinen Ansatz. Dieser Prozess lief kontinuierlich, auch über Nacht, und deckte Hunderte von Fehlerfällen ab.

Die Ingenieure legten den Anwendungsbereich fest, überprüften die einzelnen Schritte und bestimmten, wann eine Wiederherstellung als erfolgreich galt. Das MHS sah außerdem Sicherheitsgrenzen, Verriegelungen und Not-Aus-Verfahren vor, die das Gerät definierte und an die der Agent gebunden war.

Neben der Wiederherstellung optimierte der Agent die Stabilität der Lasersperre. Außerdem wurde der Ansatz auf eine zweite Laserwellenlänge angewendet. Dort ermittelte der Agent die Einstellungen in einem unbeaufsichtigten Lauf über Nacht.

In 700 zeitlich gemessenen Versuchen mit sieben Fehlertypen brachte der daraus entstandene Controller das Lasersystem in 695 Fällen in den Zielzustand zurück. Eine erfolgreiche Wiederherstellung wurde in keinem Versuch fälschlich gemeldet. QuEra führte die fünf nicht erfolgreichen Versuche auf eine Bedingung des Versuchsaufbaus und nicht auf einen Fehler des Controllers zurück.

Die meisten Fehler wurden in weniger als sechs Sekunden behoben. Die schwierigsten Fälle dauerten etwa zehn bis 14 Sekunden. Für vergleichbare Probleme benötigte ein Spezialist typischerweise fünf bis zehn Minuten. Das Testbett stand in einem betriebenen Labor und war dadurch unter anderem normalem Personenverkehr und Umwelteinflüssen ausgesetzt. Während des Pilotversuchs stellte der Controller jede natürlich auftretende Störung ohne menschliche Hilfe wieder her.

Bei der Stabilisierung reduzierte der Agent das verbleibende Rauschen um den Faktor fünf und verhinderte, dass die Lasersperre während des unbeaufsichtigten Betriebs verloren ging. Ein unabhängiges Messgerät bestätigte laut QuEra, dass die Einstellungen dem manuellen Abgleich durch einen erfahrenen Spezialisten entsprachen. Zugleich korrigierten sie ein Problem, das beim manuellen Verfahren übersehen worden war.

Für die zweite Laserwellenlänge ermittelte der Agent die Einstellungen in einem unbeaufsichtigten Lauf über Nacht. Vergleichbare Inbetriebnahmearbeiten würden laut QuEra üblicherweise Wochen praktischer Arbeit erfordern.

Der Pilot betraf ein einzelnes Subsystem und belegt keine autonome Wartung eines vollständigen Quantencomputers. Weitere Komponenten benötigen weiterhin Kalibrierung, Überwachung und Reparatur. QuEra teilte mit, die Entwicklungsmethode auf zusätzliche Subsysteme ausweiten zu wollen, legte dafür in den vorliegenden Auszügen jedoch keine Testergebnisse vor.

Der konkrete Einsatz automatisiert damit die Wiederherstellung und Stabilisierung des Lasersystems. Er reduziert die bisher für bestimmte Fehler erforderliche manuelle Arbeit von Spezialisten, ohne dass QuEra daraus eine vollständige autonome Wartung des gesamten Systems ableitet.