কোয়ান্টাম হ্যাকাররা বাস্তব বিশ্বের সমস্যা মোকাবেলা করে

গবেষণা ছাত্রদের নয়টি দল এবং প্রাথমিক কেরিয়ারের বিজ্ঞানীরা জুলাইয়ের শেষে যুক্তরাজ্যের প্রথম কোয়ান্টাম কম্পিউটিং হ্যাকাথন. জাতীয় কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সেন্টার দ্বারা সংগঠিত (এনকিউসিসি) সঙ্গে সহযোগিতার মধ্যে কোয়ান্টএক্স, ইভেন্টটি বিটি, এনএইচএস এবং রোলস রয়েসের মতো শেষ ব্যবহারকারীদের দ্বারা সেট করা সমস্যার অভিনব কোয়ান্টাম সমাধান তৈরি করার জন্য দলগুলিকে চ্যালেঞ্জ করেছিল।

দুই দিনের ইভেন্টের শেষে, বেশ কয়েকটি দল প্রযুক্তি অংশীদার IBM, অক্সফোর্ড কোয়ান্টাম সার্কিট এবং AWS দ্বারা সরবরাহিত কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যারে তাদের অ্যালগরিদম চালায়। অন্যরা, যারা বর্তমান কোয়ান্টাম প্রসেসরের ক্ষমতার বাইরে সমাধানগুলি তৈরি করেছিল, তারা কোয়ান্টাম সিমুলেটরগুলিতে তাদের সমাধানগুলি পরীক্ষা করেছিল, সহায়তা এবং পরামর্শ দেওয়ার জন্য প্রতিটি প্রযুক্তি সরবরাহকারীর প্রোগ্রামিং বিশেষজ্ঞদের সাথে। "আমরা পুরো ইভেন্ট জুড়ে দলের সাথে চেক ইন করেছি, এবং আরও কিছু প্রযুক্তিগত কোডের সাথে সাহায্য করছি," IBM-এর ফ্রাঙ্ক হারকিন্স বলেছেন। "কিছুর কাছে কোথায় যেতে হবে এবং কীভাবে কোডটি ব্যবহার করতে হবে সে সম্পর্কে ভাল দৃষ্টিভঙ্গি রয়েছে, যখন অন্যদের জন্য আমরা কিছুটা তত্ত্ব এবং অ্যালগরিদম দিয়ে সাহায্য করেছি।"

প্রতিটি শেষ-ব্যবহারকারী সংস্থার পরামর্শদাতারাও বিশেষজ্ঞ ডোমেন জ্ঞান অফার করতে, সমস্যার প্রেক্ষাপট ব্যাখ্যা করতে এবং সম্ভাব্য সমাধানের দিকে হ্যাকারদের গাইড করতে টিমের পাশাপাশি কাজ করেছেন। রোলস রয়েস দ্বারা সেট করা চ্যালেঞ্জ, উদাহরণস্বরূপ, অপারেশন চলাকালীন রেকর্ড করা ডেটার উপর ভিত্তি করে একটি জেট ইঞ্জিনের জীবনকাল ভবিষ্যদ্বাণী করা। "প্রথমে আমি ব্যবহারের কেস তৈরি করেছিলাম, এবং সেখান থেকে আমি তাদের সম্ভাব্য পন্থা হিসাবে কোয়ান্টাম মেশিন লার্নিংয়ের মাধ্যমে গাইড করেছি," মন্তব্য করেছেন পরামর্শদাতা জ্যারেট স্মালি, কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ে কোম্পানির একজন বিশেষজ্ঞ৷ "তারা একটি অভিনব পদ্ধতি নিয়ে এসেছে যা কিছু বিদ্যমান ধারণাকে একত্রিত করে একটি নতুন উপায়ে মিশ্রিত করে, এবং মাত্র দুই দিনের মধ্যে এটিকে শূন্য থেকে একটি কার্যকরী মডেলে বিকশিত হতে দেখে সত্যিই দারুণ হয়েছে।"

এনএইচএস দ্বারা সেট করা আরেকটি সমস্যা, হ্যাকারদের বিভিন্ন সীমাবদ্ধতার হিসাব নেওয়ার পাশাপাশি রোগীদের বিছানা বরাদ্দ করার জন্য একটি কৌশল তৈরি করার জন্য চ্যালেঞ্জ করেছিল। এনএইচএস ট্রান্সফরমেশন ডিরেক্টরেটের একজন সিনিয়র ডেটা সায়েন্টিস্ট, পরামর্শদাতা ড্যান স্কোফিল্ড ব্যাখ্যা করেছেন, "এটি একটি অত্যন্ত জটিল সমস্যা যা সাধারণত অনেক ডোমেন জ্ঞানের সাথে মাটিতে থাকা লোকেরা কাজ করে।" "আমরা সম্ভবত এনএইচএস-এ কোনো কোয়ান্টাম কম্পিউটিং করার কয়েক ধাপ দূরে আছি, কিন্তু কোয়ান্টাম পন্থাগুলি আমরা যে ধরণের সমস্যাগুলি দেখছি তা কীভাবে সমাধান করতে সক্ষম হতে পারে তা খুঁজে বের করা সত্যিই আকর্ষণীয়।"

হ্যাকাথনটি ছিল NQCC দ্বারা আয়োজিত প্রথম হ্যান্ডস-অন ইভেন্ট যা বাস্তব-বিশ্বের সমস্যা নিয়ে কাজ করার জন্য কোয়ান্টাম ডেভেলপার, শেষ ব্যবহারকারী এবং প্রযুক্তি প্রদানকারীদের একত্রিত করে। এটি 2022 সালের মে মাসে তার SparQ অ্যাপ্লিকেশন আবিষ্কার প্রোগ্রাম চালু করেছে, যার লক্ষ্য শেষ ব্যবহারকারীদের তাদের সেক্টরের মধ্যে প্রাসঙ্গিক ব্যবহারের ক্ষেত্রে মোকাবেলা করার জন্য কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম এবং হার্ডওয়্যার নিয়ে পরীক্ষা করার সুযোগ প্রদান করা। "এটি সবই কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এর জন্য ব্যবহারকারী সম্প্রদায়ের বৃদ্ধি সম্পর্কে," NQCC পরিচালক মাইকেল কুথবার্ট বলেছেন। "প্রযুক্তির সাথে জড়িত এবং এর ক্ষমতা বোঝার জন্য কোডের একটি টুকরো নিজে চালানো এবং এটি একটি বাস্তব কোয়ান্টাম কম্পিউটারে চালানোর মতো কিছুই নেই।"

[এম্বেড করা সামগ্রী]

হ্যাকাথনে আগ্রহ এবং প্রতিশ্রুতির স্তর দ্বারা কুথবার্টকে উৎসাহিত করা হয়েছে। "আমাদের জায়গাগুলির জন্য ওভারসাবস্ক্রাইব করা হয়েছিল, এবং আমাদের শিল্প অংশীদার এবং কোয়ান্টাম প্রযুক্তি প্রদানকারীদের কাছ থেকে আমাদের দুর্দান্ত সমর্থন ছিল," তিনি বলেছিলেন। "হ্যাকারদের দলগুলি অবিশ্বাস্যভাবে জড়িত এবং উত্সাহী হয়েছে - কেউ কেউ তাদের সমাধান নিয়ে রাত পর্যন্ত ভালভাবে কাজ করছিল - এবং তারা অল্প সময়ের মধ্যে কিছু চিত্তাকর্ষক সমাধান নিয়ে আসার জন্য অত্যন্ত কার্যকরভাবে একসাথে কাজ করেছে।"

দলগুলি তৈরি করা ছাত্র এবং গবেষকদের জন্য, হ্যাকাথন শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য নিকট-মেয়াদী কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমগুলি অফার করতে পারে এমন সুবিধার একটি মূল্যবান অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করেছে৷ মারিয়া ভায়োলারিস, অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন পিএইচডি ছাত্রী, প্রতিরক্ষা সংস্থা এমবিডিএ দ্বারা সেট করা একটি সাধনা-এবং-চঞ্চল সমস্যা নিয়ে কাজ করছিলেন। তার দল দ্রুততম সময়ে লক্ষ্যে ("রাজকুমারী") পৌঁছানোর জন্য একটি চেসার ("দানব") এর জন্য সর্বোত্তম কৌশল নিয়ে আসার জন্য একটি কোয়ান্টাম নিউরাল নেটওয়ার্ককে প্রশিক্ষণ দেওয়ার চেষ্টা করছিল - একটি সমস্যা যা কেবল প্রাসঙ্গিক নয় প্রতিরক্ষা খাত, কিন্তু অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন যেমন ট্রাফিক নিয়ন্ত্রণ বা যাদুঘর এবং আর্ট গ্যালারিতে নিরাপত্তা ব্যবস্থা.

"এটা সত্যিই ভাল হয়েছে যে দুই দিন আপনি সম্পূর্ণভাবে একটি প্রকল্পে মনোনিবেশ করেছেন, এবং একটি ব্যবহারের ক্ষেত্রে এবং এটিকে কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমগুলির সাথে সংযুক্ত করতে যা সমস্যা সমাধানের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে," ভায়োলারিস মন্তব্য করেছেন। “আমরা ছোট টাইমস্কেল দিয়ে অনেক অগ্রগতি করেছি, এবং যখন আমরা কোয়ান্টাম সিমুলেটর এবং একটি বাস্তব কোয়ান্টাম প্রসেসর উভয় ক্ষেত্রেই অ্যালগরিদম পরীক্ষা করেছিলাম তখন আমরা কিছু আশাব্যঞ্জক ফলাফল তৈরি করেছি৷ এটি শেখার ত্বরান্বিত করার একটি দুর্দান্ত উপায় হয়েছে।"

এই ধরনের দ্রুত অগ্রগতি আংশিকভাবে দল নির্বাচনের জন্য একটি কাঠামোগত পদ্ধতির দ্বারা সম্ভব হয়েছিল। NQCC-এর Chiara Decaroli, যিনি ইভেন্টটি আয়োজনের জন্য দায়ী ছিলেন, ব্যাখ্যা করেছেন যে সম্ভাব্য হ্যাকারদের তাদের দক্ষতার স্তর এবং সেইসাথে আবেদন প্রক্রিয়ার অংশ হিসাবে কোয়ান্টাম প্রোগ্রামিংয়ের সাথে তাদের পূর্বের অভিজ্ঞতা উল্লেখ করতে বলা হয়েছিল। "আমরা বিভিন্ন শৃঙ্খলার লোকেদের সাথে এবং কোয়ান্টাম ক্ষেত্রের আপেক্ষিক শিক্ষানবিসদের সহ যারা অ্যালগরিদম বা মডেলগুলি কীভাবে তৈরি করতে জানতেন তাদের সহ বিভিন্ন দক্ষতার সাথে দল তৈরি করেছি," তিনি ব্যাখ্যা করেছিলেন। "টিমগুলি দ্রুত শনাক্ত করতে পেরেছিল যে তাদের মধ্যে কার কাছে প্রতিটি নির্দিষ্ট কাজ সম্পাদন করার দক্ষতা রয়েছে এবং এটি খুব অল্প সময়ের মধ্যে তাদের উত্পাদিত ফলাফলের উপর বিশাল প্রভাব ফেলেছিল।"

ইম্পেরিয়াল কলেজ লন্ডনের মাস্টার্সের ছাত্র ইডেন শিরম্যান অবশ্যই সেই পদ্ধতির সুবিধা অনুভব করেছেন। তাকে সাবমেরিন দ্বারা রেকর্ড করা সোনার ডেটাতে অসামঞ্জস্যতা সনাক্ত করার জন্য একটি কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম তৈরি করার জন্য THALES-এর সাথে কাজ করা একটি দলে নিয়োগ দেওয়া হয়েছিল, যা শত্রু সাবমেরিন বা অজানা স্বাক্ষর সহ ক্ষেপণাস্ত্র দ্বারা তৈরি করা যেতে পারে। "শুরুতে আমি ইম্পেরিয়ালের অন্যান্য লোকদের সাথে একটি দলে রাখতে বলেছিলাম, কিন্তু দলগুলিকে মিশ্রিত করা একটি বুদ্ধিমান সিদ্ধান্ত ছিল," তিনি বলেছিলেন। “নতুন লোকেদের সাথে সহযোগিতা করা, নতুন ধারনা শোনা এবং একটি কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমে কাজ করা ভাল হয়েছে যা আমার গবেষণার সাথে সম্পর্কিত কিন্তু একই নয়। এটি কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমগুলির বিকাশের জন্য নতুন দিকনির্দেশের জন্য আমার মন খুলে দিয়েছে।"

শিরম্যান THALES এবং IBM-এর কারিগরি বিশেষজ্ঞদের ইনপুটকেও মূল্য দিয়েছেন। “আমাদের শিল্প পরামর্শদাতা আমাদের ব্যবহার কেস এবং ডেটা, সেইসাথে ক্লাসিক্যাল বাস্তবায়ন এবং অ্যালগরিদমগুলি সম্পর্কে বলেছেন যা সাধারণত ব্যবহৃত হয়, যখন IBM-এর দুইজন বিশেষজ্ঞ আমাদের পুরো ইভেন্টে বাস্তবায়নের সাথে এবং কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমের জন্য নতুন ধারনা নিয়ে সাহায্য করেছিলেন৷ সেই জ্ঞানের অ্যাক্সেস এবং ভিন্ন দৃষ্টিকোণ পেতে এটি সত্যিই সহায়ক হয়েছে।"

হ্যাকাথন শেষে - আগের দিন শুরু হওয়ার মাত্র 30 ঘন্টা পরে - দলগুলি অন্যান্য সমস্ত অংশগ্রহণকারীদের কাছে তাদের সমাধানগুলি উপস্থাপন করেছিল, সেইসাথে একটি বিচারক প্যানেলের কাছে যা কুথবার্ট, ডেকারোলি এবং শিল্প ও একাডেমিয়া উভয়ের কোয়ান্টাম বিশেষজ্ঞদের অন্তর্ভুক্ত করেছিল। "সমস্ত উপস্থাপনা আশ্চর্যজনক ছিল," Decaroli বলেন. "আমাদের বিচারকদের মানদণ্ড ছিল সমাধানের সৃজনশীলতার দিকে নজর দেওয়া, দলটি আরও শক্তিশালী কোয়ান্টাম মেশিনে তাদের পদ্ধতির মাপযোগ্যতা তদন্ত করেছে কিনা এবং তারা তাদের ফলাফলগুলি কতটা ভালভাবে উপস্থাপন করেছে এবং কোন প্রশ্নের উত্তর দিয়েছে।"

বিজয়ী দল, যারা নিজেদের নাম দিয়েছে কোয়াসিয়ান, তারা মহাকাশ প্রকৌশলে জটিল সিমুলেশনের গতি বাড়ানোর জন্য একটি কোয়ান্টাম মেশিন লার্নিং পদ্ধতিতে MDBA এর সাথে কাজ করছিল। Smalley দ্বারা মেন্টর করা Rolls Royce গ্রুপ দ্বিতীয় হয়েছে, যখন তৃতীয় একটি BT-স্পন্সর করা দলে গিয়ে 2D অ্যান্টেনা অ্যারেগুলির কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করার জন্য বিভিন্ন কোয়ান্টাম এবং ক্লাসিক্যাল পদ্ধতি পরীক্ষা করছে। "সমস্ত উপস্থাপনা গত কয়েক দিনে প্রচুর পরিমাণে কাজ, প্রতিশ্রুতি এবং উত্সাহ প্রদর্শন করেছে," কুথবার্ট মন্তব্য করেছেন, বিজয়ী দলকে পুরস্কার দেওয়ার আগে। "আপনি এমন বন্ধু এবং পরিচিতি তৈরি করেছেন যা আপনার ক্যারিয়ারের বাকি সময় আপনার সাথে থাকবে এবং আমি আশা করি এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং NQCC এর সাথে আপনার ব্যস্ততার শুরু মাত্র।"

ইভেন্টের সাফল্য ভবিষ্যতের হ্যাকাথনগুলির জন্য পথ প্রশস্ত করে, সম্ভবত বিশেষ শিল্প সেক্টরের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে যাতে আরও প্রারম্ভিক-ক্যারিয়ার পেশাদারদের অংশ নিতে উত্সাহিত করা যায়। এটি NQCC টিমকে যুক্তরাজ্যের ক্রমবর্ধমান কোয়ান্টাম ইকোসিস্টেমের সাথে চলমান সম্পৃক্ততার জন্য একটি দরকারী স্প্রিংবোর্ড প্রদান করে। "হ্যাকাথন SparQ এর সমস্ত মূল উপাদানগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে, তবে একটি ছোট স্কেলে," ডেকারোলি বলেছেন৷ "আমরা এই হ্যাকাথন টেমপ্লেটটিকে দীর্ঘমেয়াদী প্রকল্পগুলিতে প্রসারিত করতে পারি যেখানে কোয়ান্টাম বিকাশকারী, শেষ ব্যবহারকারী এবং প্রযুক্তি প্রদানকারীরা আরও জটিল সমাধান বিকাশ করতে এবং একাধিক হার্ডওয়্যার প্ল্যাটফর্মে তাদের পরীক্ষা করতে একসাথে কাজ করতে পারে।"