Ühendkuningriigi esimene kvantarvutite häkaton kutsus üliõpilaste ja karjääri alustavate teadlaste meeskondi välja töötama uudseid kvantlahendusi päriselu probleemidele
Üheksa teadlastest ja karjääri alustanud teadlastest koosnevat meeskonda kogunesid juuli lõpus, et võistelda Ühendkuningriigi esimesel võistlusel. kvantarvutite häkaton. Korraldab National Quantum Computing Center (NQCC) koos QuantX, kutsus üritus meeskondi välja töötama uudseid kvantlahendusi lõppkasutajate (nt BT, NHS ja Rolls Royce) püstitatud probleemidele.
Kahepäevase ürituse lõpuks olid mitmed meeskonnad oma algoritme käivitanud tehnoloogiapartnerite IBM, Oxford Quantum Circuits ja AWS pakutud kvantriistvaraga. Teised, kes olid välja töötanud lahendusi, mis ületasid praeguste kvantprotsessorite võimalusi, katsetasid oma lahendusi kvantsimulaatoritel, kus iga tehnoloogia pakkuja programmeerimiseksperdid olid abiks ja nõustanud. "Oleme kogu ürituse jooksul meeskondadega sisse loginud ja aidanud mõne tehnilisema koodiga," ütles IBM-i Frank Harkins. "Mõnel on hea nägemus, kuhu minna ja kuidas koodi kasutada, samas kui mõnel teisel oleme aidanud teooriat ja algoritme."
Iga lõppkasutajaorganisatsiooni mentorid töötasid koos meeskondadega, et pakkuda valdkonna ekspertteadmisi, selgitada probleemi konteksti ja suunata häkkereid võimalike lahenduste poole. Näiteks Rolls Royce'i väljakutseks oli reaktiivmootori eluea ennustamine töö ajal salvestatud andmete põhjal. "Kõigepealt koostasin kasutusjuhtumi ja sealt edasi juhendasin neid kvantmasinõppe kui võimaliku lähenemisviisi kaudu," kommenteeris mentor Jarrett Smalley, üks ettevõtte kvantarvutite spetsialiste. "Nad leidsid uudse lähenemisviisi, mis ühendab mõned olemasolevad ideed uudsel viisil, ja on olnud väga lahe vaadata, kuidas see areneb tühisest mudeliks vaid kahe päevaga."
Teine NHS-i püstitatud probleem pani häkkeritele väljakutse välja töötama strateegia patsientide vooditesse paigutamiseks, võttes samal ajal arvesse erinevaid piiranguid. "See on äärmiselt keeruline probleem, mille lahendavad tavaliselt palju valdkonnateadmisi omavad inimesed," selgitas mentor Dan Schofield, NHS-i ümberkujundamise direktoraadi vanemandmeteadlane. "Oleme ilmselt mõne sammu kaugusel NHS-i kvantarvutite kasutamisest, kuid on olnud tõesti huvitav teada saada, kuidas kvantmeetodid võiksid lahendada selliseid probleeme, mida me vaatleme."
Häkaton oli esimene NQCC korraldatud praktiline üritus, mis tõi kokku kvantarendajad, lõppkasutajad ja tehnoloogia pakkujad, et tegeleda reaalsete probleemidega. Mais 2022 see käivitas oma SparQ rakenduste avastamise programmi, mille eesmärk on anda lõppkasutajatele võimalus katsetada kvantalgoritmide ja riistvaraga, et tulla toime asjakohaste kasutusjuhtudega oma sektoris. "See kõik seisneb kvantarvutite kasutajate kogukonna suurendamises," ütles NQCC direktor Michael Cuthbert. "Tehnoloogiaga suhtlemiseks ja selle võimaluste mõistmiseks pole midagi muud, kui käivitate koodi ise ja käivitate selle tõelises kvantarvutis."
[Varjatud sisu]
Cuthbertit on julgustanud huvi ja pühendumus häkatoni vastu. "Meil oli kohti üle tellitud ning meie tööstuspartnerid ja kvanttehnoloogia pakkujad on meile tohutult toetanud," ütles ta. "Häkkerite meeskonnad on olnud uskumatult kaasatud ja entusiastlikud – mõned töötasid oma lahenduse kallal ööni välja – ja nad on teinud koostööd äärmiselt tõhusalt, et lühikese aja jooksul välja pakkuda muljetavaldavad lahendused."
Meeskondade moodustanud õpilastele ja teadlastele pakkus häkaton väärtuslikku ülevaadet eelistest, mida lähiaja kvantalgoritmid võivad pakkuda tööstuslikele rakendustele. Maria Violaris, Oxfordi ülikooli doktorant, tegeles kaitsefirma MBDA püstitatud jälitamise ja kõrvalehoidmise probleemiga. Tema meeskond püüdis treenida kvantnärvivõrku, et leida parim strateegia jälitaja ("koletise") jaoks, et jõuda sihtmärgini ("printsess") võimalikult kiiresti – probleem, mis pole oluline mitte ainult kaitsesektoris, aga ka muudes rakendustes, nagu liikluskontroll või muuseumide ja kunstigaleriide turvasüsteemid.
"Oli olnud väga hea, kui teil on kaks päeva, kus olete täielikult keskendunud ühele projektile, ning võtta kasutusjuhtum ja ühendada see uuesti kvantalgoritmidega, mida saaks probleemi lahendamiseks kasutada," kommenteeris Violaris. "Oleme lühikese aja jooksul palju edasi liikunud ja andsime paljutõotavaid tulemusi, kui testisime algoritmi nii kvantsimulaatoris kui ka tõelises kvantprotsessoris. See on olnud suurepärane viis õppimist kiirendada.
Sellised kiired edusammud sai osaliselt võimalikuks tänu struktureeritud lähenemisviisile meeskonna valikul. Ürituse korraldamise eest vastutav NQCC Chiara Decaroli selgitab, et tulevastel häkkeritel paluti taotlusprotsessi osana täpsustada nii oma oskuste taset kui ka varasemaid kogemusi kvantprogrammeerimisega. "Lõime meeskonnad erinevatelt erialadelt ja erinevate oskustega inimestest, sealhulgas kvantvaldkonnas suhteliselt algajatest, kes teadsid, kuidas algoritme või mudeleid luua," selgitas ta. "Meeskonnad tegid kiiresti kindlaks, milline neist oli iga konkreetse ülesande täitmiseks vajalik, ja see avaldas tohutut mõju nende väga lühikese aja jooksul saavutatud tulemustele."
Magistrant Eden Schirman Londoni Imperial College'ist tundis kindlasti sellest lähenemisest kasu. Ta määrati THALESiga töötavasse meeskonda, et töötada välja kvantalgoritm allveelaevade salvestatud sonariandmetes anomaaliate tuvastamiseks, mida võivad tekitada vaenlase allveelaevad või tundmatu allkirjaga raketid. "Alguses palusin mind panna meeskonda koos teiste Imperiali inimestega, kuid see oli tark otsus meeskonnad segada," sõnas ta. "On olnud hea teha koostööd uute inimestega, kuulata uusi ideid ja töötada kvantalgoritmi kallal, mis on minu uurimistööga seotud, kuid mitte sama. See on avanud mu meele uutele suundadele kvantalgoritmide arendamiseks.
Schirman hindas ka THALESi ja IBMi tehniliste ekspertide panust. „Meie valdkonna mentor rääkis meile kasutusjuhtumist ja andmetest, aga ka tavaliselt kasutatavatest klassikalistest teostustest ja algoritmidest, samas kui kaks IBMi spetsialisti aitasid meid kogu ürituse vältel kvantalgoritmide juurutamisel ja uute ideedega. Nendele teadmistele ligipääs ja teistsuguse vaatenurga saamine on olnud väga kasulik.
Häkatoni lõpus – kõigest 30 tundi pärast selle algust eelmisel päeval – esitlesid meeskonnad oma lahendusi kõigile teistele osalejatele, aga ka hindamiskomisjonile, kuhu kuulusid Cuthbert, Decaroli ja kvanteksperdid nii tööstusest kui ka akadeemilistest ringkondadest. "Kõik esitlused olid hämmastavad," ütles Decaroli. "Meie kohtunike kriteeriumid olid lahenduse loovuse vaatamine, kas meeskond oli uurinud oma lähenemisviisi mastaapsust võimsamatele kvantmasinatele ning kui hästi nad oma tulemusi esitasid ja küsimustele vastasid."
Võitnud meeskond, kes nimetas end Quassianiks, töötas koos MDBA-ga kvant-masinõppe lähenemisviisi kallal, et kiirendada lennunduse ja kosmosetehnika keerukaid simulatsioone. Teisele kohale tuli Smalley juhendatav Rolls Royce'i grupp, kolmandaks tuli aga BT sponsoreeritud meeskond, kes katsetas erinevaid kvant- ja klassikalisi meetodeid 2D-antennimassiivide jõudluse optimeerimiseks. "Kõik esitlused näitasid viimase paari päeva jooksul tohutut tööd, pühendumust ja entusiasmi," kommenteeris Cuthbert enne auhindade üleandmist võitjameeskondadele. "Olete leidnud sõpru ja kontakte, mis jäävad teiega kogu teie karjääri jooksul, ja ma loodan, et see on alles algus teie seotusest kvantarvutite ja NQCC-ga."
Ürituse edu sillutab teed tulevastele häkatonidele, mis tõenäoliselt keskenduvad konkreetsetele tööstusharudele, et julgustada rohkem karjääri alustavaid spetsialiste osalema. Samuti annab see NQCC meeskonnale kasuliku hüppelaua Ühendkuningriigi kasvava kvantökosüsteemiga suhtlemiseks. "Häkaton hõlmab kõiki SparQ põhielemente, kuid väiksemas ulatuses," ütles Decaroli. "Saame seda häkatoni malli laiendada pikemaajalistele projektidele, kus kvantarendajad, lõppkasutajad ja tehnoloogia pakkujad saavad teha koostööd keerukamate lahenduste väljatöötamiseks ja nende testimiseks mitmel riistvaraplatvormil."
