[レベル: 上級]
AI Mode から Gemini 2.5 Pro を使えるようになります。
また、Deep Search を AI Mode がサポートします。
AI Mode を Gemini に切り替え
AI Mode にいながら、LLM アプリの Gemini Pro 2.5 を使えます。
AI Mode から Gemini 2.5 への切り替えはドロップダウンメニューから選択するだけです。

上段の「Fast all-around help」は通常の AI Mode です。
下段の「Reasoning, math & code」が Gemini 2.5 Pro です。
Gemini 2.5 Proは、Gemini アプリを立ち上げれば利用できますが、AI Mode にいながら使えるというのが利点です。
わざわざ別のアプリ(ページ)に移動する必要がなくなります。
調べものをするときは AI Mode を使い、タスクを処理させたいときは Gemini を使うといったふうに、用途に応じて一か所で切り替えができるのです。
Google 検索にユーザーをとどまらせることにも繋がりそうです。
個人的にも、両方の機能をシームレスに使えるので便利そうだと感じます(まだロールアウト中なのか試せていない)。
なお、AI Mode での Gemini 2.5 Pro への切り替えは、Google AI Pro と Google AI Ultra のユーザーに提供されます。
AI Mode で Deep Search
AI Mode が Deep Search をサポートします。
「Deep Search(ディープサーチ)」とは、表面的な情報収集にとどまらず、ある主題について極めて詳細かつ包括的に行う調査のことです。
何百もの検索を実行し、散在する情報を横断的に推論し、引用元が明記された包括的なレポートを作成します。
Deep Search は、Gemini アプリに搭載されている Deep Research(ディープリサーチ)に相当する機能です。
※すずき補足:AI Mode は「Deed Search」で、Gemini は「Deep Research」。検索の機能なので、「Search」にしたのでしょう
専用のボタンから Deep Search を AI Mode で実行できます。

Deep Search を利用できるのは、Google AI Pro または Google AI Ultra を利用し、Search Labs でオプトインしているユーザーです。
利用者数が世界でもトップの Google 検索から Gemini を利用できるということになると、AI 競争における Google の優位性がますます強まるように感じます。
[Source] New AI features in Google Search: Call a business or do research