Claude Mythos 5, 양자 회로 게이트를 17배 줄인 회로 설계 — Anthropic STEM Fellows 연구
Anthropic이 Claude Mythos 5에게 8가지 양자 회로를 자연어로 설명하고, 자동 평가기와 폐루프로 돌렸더니 기존 최고 설계보다 게이트 수를 10배 이상 줄인 회로를 찾아냈어요.
- Claude Mythos 5가 타원곡선 점 덧셈(elliptic-curve point addition) 회로에서 기존 최소 설계 대비 큐비트 12% 증가로 게이트를 17배 줄였어요.
- 리드-솔로몬(Reed-Solomon) 디코더 회로에서는 Google Quantum AI의 이전 설계 대비 게이트를 12배 줄이고, 최악 665큐비트 버퍼를 19큐비트로 낮췄어요.
- 8가지 회로 원형(화학·최적화·수론 등)을 폐루프(closed loop)로 개선했고, 타원곡선 설계는 사람 개입을 최소로 한 53시간 실행에서 나왔어요.
arXiv 논문(2610.22367)에서 8가지 회로 설계 방법과 폐루프 프롬프트 구성을 확인하고, 자기 회로 최적화에 같은 접근을 시험해 볼 수 있어요.
LLM이 코드를 제안하고 자동 평가기가 점수를 매기는 폐루프 구조를 다른 최적화 문제(컴파일러 패스, 하드웨어 설계)에 응용할 아이디어를 얻을 수 있어요.
AI가 전문 과학 설계를 자동으로 개선한 사례로, LLM 활용 범위가 글쓰기를 넘어 공학 설계까지 넓어지는 흐름을 참고할 수 있어요.
LLM에 자동 평가기를 붙여 폐루프로 결과물을 개선하는 패턴이 양자 회로처럼 전문적인 영역에서도 통한다는 점이 인상적이에요. 코드 생성이나 자동화 스크립트를 반복 개선할 때 같은 구조를 적용해 볼 수 있을 것 같아요.
Anthropic이 10월 16일 공개한 연구에서, Claude Mythos 5에게 화학·최적화·물리 시뮬레이션·수론 등 8가지 양자 회로의 설계 사양을 자연어로 전달하고, 자동 평가기(automated evaluator)와 폐루프(closed loop)로 설계를 반복 개선하게 했어요. 그 결과 여러 회로에서 기존 최고 설계보다 게이트 수를 10배 이상 줄인 설계를 찾아냈어요.
어떻게 했나요?
Claude Mythos 5가 Python으로 회로를 제안하면, 자동 평가기가 정확성을 확인하고 점수를 매겨요. Claude는 그 피드백을 받아 다음 설계를 내놓아요. 라운드 사이에 사람 입력은 없고, 처음 지시문과 가끔 "더 넓게 생각하라"는 프롬프트만 줬어요. 타원곡선 점 덧셈(elliptic-curve point addition) 회로에서는 이 과정을 53시간 동안 돌렸어요.
주요 결과
- 타원곡선 점 덧셈 — 기존 최소 설계 대비 큐비트(qubit, 양자 비트)를 12% 더 쓰는 대신, 게이트(gate, 연산 단위)를 17배 줄였어요. 이로써 큐비트 대비 게이트 절감의 새로운 경계(Pareto frontier)가 확장됐어요.
- 리드-솔로몬 디코더 — Google Quantum AI의 이전 설계 대비 게이트를 12배 줄였어요. 4억 300만 번의 샘플 디코딩을 돌려 실제 필요한 메모리를 측정해, 최악 시나리오 665큐비트 버퍼를 19큐비트로 낮췄어요.
비교하자면, FeMoco(질소고정효소의 철-황 클러스터) 계산에 필요한 Toffoli 게이트 추정치는 2017년 약 50조 개에서 약 3억 4,000만 개로 줄었는데, 여러 연구 그룹이 8년에 걸쳐 이룬 일이에요. Claude의 타원곡선 설계는 53시간 한 번의 실행에서 나왔어요.
폐루프의 한계
Anthropic은 Claude가 본래 보수적이어서 이미 확인된 개선을 계속 재검증하는 경향이 있었다고 밝혔어요. 여러 접근을 동시에 탐색하게 하고, 가끔 "더 넓게 생각하라"는 프롬프트를 줘서 이를 완화했어요.
누가 했나요?
Anthropic의 STEM Fellows 프로그램 소속 Andi Gu가 이끌었고, Anthropic 양자 물리학자 Alek Kemeny가 멘토를 맡았어요. Harvard의 Susanne Yelin, Harvard·QuEra Computing의 Mikhail Lukin이 공동 연구했어요. 전체 논문은 arXiv(2610.22367)에 공개돼 있어요.
