A Hackathon bepillantást enged a kvantumpotenciálba – Fizika világa

A Birminghami Egyetem Oktatási és Tanulási épületének nyugodt és csendes folyosói nemigen jelezték, milyen intenzív erőfeszítéseket tesz az Egyesült Királyság Nemzeti Kvantumszámítási Központja (NQCC) által szervezett második kvantumhackathonon részt vevő tíz csapat. Csupán két napjuk volt, hogy kvantummegoldásokat dolgozzanak ki a végfelhasználók – az Országos Egészségügyi Szolgálattól (NHS) és a National Gridtől a Rolls Royce-ig és a pénzügyi szakértőkig, a Nomura – által felállított valós problémákra, és teszteljék megközelítéseiket különböző hardverplatformokon. technológiai szolgáltatók.

„Nagyszerű tapasztalat volt, amely lehetővé tette számunkra, hogy mélyen beleássunk egy olyan használati esetet, amely sok ügyfelünk számára releváns” – mondta Salvatore Sinno, a digitális megoldásokat szolgáltató Unisys kutatás-fejlesztési szakértője. "Csapatunk kivételes volt, és a megoldás mindössze két napon belüli szállítása azt mutatja, hogy minden lehetséges, ha megfelelő készségekkel és megfelelő interakcióval rendelkezik az üzleti, kutatási és hardverspecialisták között."

A tavalyi eseménnyel összevetve, amely az első ilyen típusú esemény volt az Egyesült Királyságban, a 2023-as kiadás jelentős fellendülést mutatott a részvételi arányban, különösen a kereskedelmi szektor részéről. „Tavaly izgatottak voltunk a hackathon során tapasztalt lelkesedés és elkötelezettség miatt” – mondta Michael Cuthbert, az NQCC igazgatója. „Idén több iparági partnerünk van, akik a felhasználási esetek szélesebb körének teszik ki hackereinket, és a tavalyi évhez képest több vállalat biztosít hozzáférést hardverplatformjaihoz.”

Egyes esetekben a hackerek kizárólagos hozzáférést kaptak olyan hardverplatformokhoz, amelyek nem nyilvánosak, így tapasztalatot szerezhettek a különböző gépek és módozatok használatáról. „Ez a kvantumszámítástechnika fejlődésének mértéke” – folytatta Cuthbert. „Izgalmas, hogy felfedezhetjük a platformok közötti különbségeket és hasonlóságokat, és megnézhetjük, milyen teljesítmény érhető el a rendelkezésre álló technológiák között.”

A kvantumszámítás egészen új terület számunkra, ezért szerettük volna megérteni jelenlegi képességeit és korlátait.

Fazal Chaudry, UKAEA

A rendezvény egyik elsődleges célja az volt, hogy a különböző szervezetek és vállalkozások körében felhívják a figyelmet a kvantumszámítástechnika jelenlegi lehetőségeire, és gyakorlati tapasztalatokat szerezzenek a résztvevők kvantumalgoritmusok írásában és valódi kvantumszámítógépen való futtatásában. A hackerek többnyire PhD-hallgatók és pályakezdő tudósok voltak, akik különböző szintű tapasztalattal rendelkeznek a kvantumszámítástechnikában, míg minden csapatban egy műszaki szakember az egyik hardverszolgáltatótól, valamint egy iparági mentor volt, aki elmagyarázta és kontextusba helyezte a használati esetet.

Míg az iparági partnerek egy része már megkezdte saját szakértelmének fejlesztését a kvantumszámítás terén, mások számára a hackathon értékes első pillantást kínált a feltörekvő kvantumalgoritmusokra és hardverekre. „A kvantumszámítás egészen új terület számunkra, és szerettük volna megérteni jelenlegi képességeit és korlátait” – mondta Fazal Chaudry, az Egyesült Királyság Atomenergia Hatóságának (UKAEA) vezető rendszermérnöke. "Egy olyan magfúziós probléma alapján készítettünk egy használati esetet a csapat számára, amelyet általában klasszikus szimulációval tanulmányozunk, és azt akartuk látni, hogy meg tudjuk-e oldani ugyanezt a problémát kvantumszámítógéppel."

Chaudry következtetése – legalábbis az esemény egy részében – az volt, hogy a kvantumszámítógépek még nincsenek egészen ott. "A csapat kifejlesztett néhány algoritmust, amelyek elvileg megoldhatják a problémát, de a hardver még mindig nem elég kiforrott ahhoz, hogy teljesítményelőnyt kínáljon nekünk" - mondta. "De ez egy hasznos kiindulópont, és módot ad arra, hogy megértsük, mit kell tennünk."

Chaudry egyik fő tanulsága az volt, hogy a kvantumszámítógépek más megközelítést igényelnek a matematikai problémákhoz. "Ahelyett, hogy egy létező klasszikus problémát kvantumszámítógépre próbálnánk lefordítani, újra kell gondolnunk az információ kódolásának módját a gyorsítás érdekében" - folytatta. "Lehet, hogy a problémát nagyon más módon kell ábrázolnunk, de ebben az esetben is szükségünk van egy mérőszámra a teljesítmény összehasonlításához és annak teszteléséhez, hogy egy kvantumszámítógép valódi előnyt kínál-e."

Gondosan kiegyensúlyoztuk a csapatokat, hogy egyesítsük a kvantumszámítástechnikában a különböző szakterületeket és a különböző képzettségi szinteket.

Daisy Shearer, NQCC

Eközben a hackerek számára az esemény lehetőséget kínált arra, hogy elmélyítsék meglévő tudásukat a kvantumszámítástechnikában, megismerjék a lehetséges felhasználási eseteket a különböző iparágakban, és megnézzék, hogyan hasznosítható a technológia más kutatási területeken. „Gondos egyensúlyba hoztuk a csapatokat, hogy egyesítsük a kvantumszámítástechnikában a különböző szakterületeket és a különböző képzettségi szinteket” – magyarázta az NQCC Daisy Shearer, az idei esemény vezetője. „Vannak olyan mérnöki és kémiai hátterű emberek, akik megosztották egymással szakterületi tudásukat, míg a kvantumszámítástechnikában nagyobb tapasztalattal rendelkezők különböző iparági problémákkal és hardvertechnológiákkal szembesültek.”

Annie Paine doktorandusz számára, aki kutatási projektjében már kvantumalgoritmusokkal dolgozott, a hackathon lehetőséget kínált arra, hogy gazdagítsa ismereteit a különböző kódolási technikákról. „Egy ideje szerettem volna megismerni az ekvivariáns beágyazásnak nevezett technikát, de nem ez volt a fő prioritás a doktori képzésem során” – magyarázta. "Nagyon jó volt az a két napom, amikor igazán rá tudok koncentrálni, ráadásul láttam, hogyan alkalmazható ez a módszer a DNS-szekvenálás problémájára."

Eközben Fergus Hayes, egy posztdoktori kutató, aki azt vizsgálta, hogyan lehetne a kvantumszámítást használni gravitációs hullámok detektálására nagy csillagászati ​​adatkészletekben, izgatottan várta, hogy feltárja, milyen stratégiák alkalmazhatók egy adott probléma megoldására. „Együtt dolgoztunk az NHS-szel egy utazó eladóval kapcsolatos problémán, ahol meg kell találnunk az optimális utat a különböző egészségügyi központok között” – magyarázta. „Már új ötletekkel és új eszközökkel találkoztam, amelyeket esetleg felhasználhatok a kutatásaim során, és remélem, hogy még szélesebb képet kapok, amikor megtudjuk, mit csinált a többi csapat.”

Paine és Hayes egyaránt nagyra értékelte a lehetőséget, hogy megosszák tapasztalataikat más, a területen dolgozókkal, és megtudják, hogyan alkalmazhatók hasonló kvantumeszközök és technikák különböző gyakorlati forgatókönyvekben. Valójában sok felhasználási eset magában foglalt valamilyen optimalizálást, ami még a legerősebb klasszikus számítógépek számára is kihívást jelentő matematikai probléma. „Úgy gondoljuk, hogy a kvantumszámítás már most is kínál bizonyos előnyöket ezekre a nagy optimalizálási problémákra” – mondta Sinno, akinek a felhasználási esete a teherszállító járművek meghatározott időablakon belüli több célállomásra történő irányításának logisztikai rejtvénye köré összpontosult. "Ez a használati eset nagyon közel áll a szívünkhöz, mivel ez az a típusú probléma, amellyel ügyfeleink gyakran szembesítenek bennünket."

A korlátok leküzdése

Sinno számára a diákokkal és a technológiai szolgáltatókkal való együttműködés új betekintést nyújtott a sajátos használati esetébe. "Megtaláltuk a módját a hardver jelenlegi korlátainak leküzdésére, de megmutatta nekünk, hogy a kvantumszámítás még mindig nem elég kiforrott ahhoz, hogy minden típusú problémát megbirkózzon" - mondta. „Valóban össze kell hoznia mindenkit – az üzleti életet, a kutatói közösséget és a technológiai szolgáltatókat –, hogy azonosítsa a megfelelő felhasználási eseteket, és azokat olyan problémákká alakítsa át, amelyek hasznot húzhatnak a mai kvantumszámítógépekből.”

Chaudry egyetért, rámutatva, hogy a jelenlegi hardverplatformok korlátozott mérete nem az egyetlen akadály, amely megakadályozza a technológia szélesebb körű elterjedését. „Amikor klasszikus számítógépeket programozunk, nincs tudomásunk arról, hogy mi történik belül, de azt tapasztaltuk, hogy valóban meg kell értened a kvantumhardver belső működését ahhoz, hogy a kód működjön” – mondja. „Magasabb szintű algoritmusokra van szükségünk, hogy lehetővé tegyük a hozzánk hasonló végfelhasználóknak, hogy eltávolodjanak a gépi alapú gondolkodástól, és jobban összpontosítsanak saját problémánk megoldására.”

A hackathon rámutatott arra, hogy a hardverünk használhatóságára is összpontosítanunk kell

Dave Roberts, ORCA Computing

Ezt a nézetet erősítette meg Dave Roberts, az ORCA Computing munkatársa, amely az esemény során privát hozzáférést biztosított a hackereknek a fotonikai platformjához. „Hardver szempontból az állandó hajtóerő az eszközeink erősebbé tétele, de a hackathon rámutatott arra, hogy a hardverünk használhatóságára is összpontosítanunk kell” – mondta. „Ahhoz, hogy olyan végfelhasználókat vonjunk be, akik esetleg nem játszanak minden nap kvantumszámítógépekkel, erősebb eszközöket kell biztosítanunk a szoftvercsomagban, hogy megkönnyítsük az átmenetet a valós problémákról a kvantumszámítógépeken futtatható kódra.”

Az Egyesült Királyság kvantumökoszisztémájának kulcsfontosságú érdekeltjei közötti közös felfedezés és tanulás pontosan az a fajta eredmény, amelyet az NQCC az eseménytől remélt elérni. „Azt akartuk, hogy csapataink feltárják a kvantumszámítógépek által megoldható problémák típusait, és kiderítsék, hogy a technológia megfelelő léptéket, teljesítményt és érettséget kínál-e ahhoz, hogy megközelítse az iparági partnereink által biztosított használati eseteket” – mondta Cuthbert. „A hackathon végén bemutatott innovatív megoldások alapján egyértelmű számomra, hogy minden résztvevőnk tanult valamit, amit továbbvihet ezen a két napon túl.”

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Autóipar / elektromos járművek, Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• ChartPrime. Emelje fel kereskedési játékát a ChartPrime segítségével. Hozzáférés itt.
• BlockOffsets. A környezetvédelmi ellentételezési tulajdon korszerűsítése. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/hackathon-offers-glimpse-of-quantum-potential/