Hackathon komputasi kuantum pertama di Inggris menantang tim mahasiswa dan ilmuwan karir awal untuk merancang solusi kuantum baru untuk masalah kehidupan nyata
Sembilan tim mahasiswa riset dan ilmuwan awal karir berbaris pada akhir Juli untuk bersaing di Inggris pertama hackathon komputasi kuantum. Diselenggarakan oleh National Quantum Computing Center (NQCC) bekerjasama dengan kuantitasX, acara tersebut menantang tim untuk merancang solusi kuantum baru untuk masalah yang diatur oleh pengguna akhir seperti BT, NHS, dan Rolls Royce.
Di akhir acara dua hari tersebut, beberapa tim telah menjalankan algoritme mereka pada perangkat keras kuantum yang disediakan oleh mitra teknologi IBM, Oxford Quantum Circuits, dan AWS. Lainnya, yang telah mengembangkan solusi di luar kemampuan prosesor kuantum saat ini, menguji solusi mereka pada simulator kuantum, dengan pakar pemrograman dari masing-masing penyedia teknologi siap memberikan dukungan dan saran. “Kami telah menghubungi tim selama acara berlangsung, dan membantu dengan beberapa kode yang lebih teknis,” kata Frank Harkins dari IBM. “Beberapa memiliki visi yang baik tentang ke mana harus pergi dan bagaimana menggunakan kode, sementara untuk beberapa lainnya kami telah membantu dengan sedikit teori dan algoritme.”
Mentor dari masing-masing organisasi pengguna akhir juga bekerja bersama tim untuk menawarkan pengetahuan domain ahli, menjelaskan konteks masalah, dan membimbing para peretas menuju solusi potensial. Tantangan yang ditetapkan oleh Rolls Royce, misalnya, adalah memprediksi masa pakai mesin jet berdasarkan data yang direkam selama pengoperasian. “Pertama-tama saya membingkai kasus penggunaan, dan dari sana saya membimbing mereka melalui pembelajaran mesin kuantum sebagai pendekatan yang memungkinkan,” komentar mentor Jarrett Smalley, salah satu spesialis perusahaan dalam komputasi kuantum. “Mereka datang dengan pendekatan baru yang memadukan beberapa ide yang ada bersama-sama dengan cara baru, dan sungguh keren melihatnya berkembang dari nol menjadi model kerja hanya dalam dua hari.”
Masalah lain, ditetapkan oleh NHS, menantang para peretas untuk menyusun strategi untuk mengalokasikan pasien ke tempat tidur sambil mempertimbangkan berbagai kendala. “Ini adalah masalah yang sangat rumit yang biasanya diselesaikan oleh orang-orang di lapangan dengan banyak pengetahuan domain,” jelas mentor Dan Schofield, ilmuwan data senior di Direktorat Transformasi NHS. “Kami mungkin tinggal beberapa langkah lagi untuk memiliki komputasi kuantum di NHS, tetapi sangat menarik untuk mengetahui bagaimana pendekatan kuantum dapat memecahkan jenis masalah yang kami lihat.”
Hackathon adalah acara langsung pertama yang diselenggarakan oleh NQCC untuk menyatukan pengembang kuantum, pengguna akhir, dan penyedia teknologi untuk menangani masalah dunia nyata. Pada Mei 2022 itu meluncurkan program penemuan aplikasi SparQ, yang bertujuan untuk memberikan kesempatan kepada pengguna akhir untuk bereksperimen dengan algoritme kuantum dan perangkat keras untuk menangani kasus penggunaan yang relevan dalam sektor mereka. “Ini semua tentang menumbuhkan komunitas pengguna untuk komputasi kuantum,” kata direktur NQCC Michael Cuthbert. “Tidak ada yang seperti menjalankan sepotong kode sendiri, dan menjalankannya di komputer kuantum nyata, untuk terlibat dengan teknologi dan memahami kemampuannya.”
[Embedded content]
Cuthbert terdorong oleh tingkat minat dan komitmen dalam hackathon. “Kami kelebihan permintaan tempat, dan kami mendapat dukungan luar biasa dari mitra industri kami dan penyedia teknologi kuantum,” katanya. “Tim peretas sangat terlibat dan antusias – beberapa mengerjakan solusi mereka hingga larut malam – dan mereka telah bekerja sama dengan sangat efektif untuk menghasilkan beberapa solusi yang mengesankan dalam waktu singkat.”
Bagi mahasiswa dan peneliti yang membentuk tim, hackathon menawarkan wawasan berharga tentang keuntungan yang mungkin ditawarkan algoritme kuantum jangka pendek untuk aplikasi industri. Maria Violaris, seorang mahasiswa PhD dari Universitas Oxford, sedang mengerjakan masalah pengejaran dan penghindaran yang dibuat oleh perusahaan pertahanan MBDA. Timnya sedang mencoba untuk melatih jaringan saraf kuantum untuk menghasilkan strategi terbaik bagi seorang pemburu ("monster") untuk mencapai target ("putri") dalam waktu secepat mungkin – sebuah masalah yang relevan tidak hanya untuk sektor pertahanan, tetapi juga untuk aplikasi lain seperti kontrol lalu lintas atau sistem keamanan di museum dan galeri seni.
“Sangat menyenangkan memiliki dua hari di mana Anda sepenuhnya fokus pada satu proyek, dan mengambil kasus penggunaan dan menghubungkannya kembali ke algoritme kuantum yang dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah,” komentar Violaris. “Kami telah membuat banyak kemajuan mengingat skala waktu yang singkat, dan kami menghasilkan beberapa hasil yang menjanjikan saat kami menguji algoritme baik pada simulator kuantum maupun pada prosesor kuantum nyata. Ini merupakan cara yang bagus untuk mempercepat pembelajaran.”
Kemajuan pesat seperti itu sebagian dimungkinkan oleh pendekatan terstruktur untuk pemilihan tim. Chiara Decaroli dari NQCC, yang bertanggung jawab untuk mengatur acara tersebut, menjelaskan bahwa calon peretas diminta untuk menentukan tingkat keterampilan mereka serta pengalaman mereka sebelumnya dengan pemrograman kuantum sebagai bagian dari proses aplikasi. “Kami membentuk tim dengan orang-orang dari berbagai disiplin ilmu dan berbagai keahlian, termasuk relatif pemula di bidang kuantum yang tahu cara membuat algoritme atau model,” jelasnya. “Tim dengan cepat mengidentifikasi siapa di antara mereka yang memiliki keahlian untuk melakukan setiap tugas tertentu, dan hal itu berdampak besar pada hasil yang mereka hasilkan dalam waktu yang sangat singkat.”
Murid master Eden Schirman dari Imperial College London tentu merasakan manfaat dari pendekatan itu. Dia ditugaskan ke tim yang bekerja dengan THALES untuk mengembangkan algoritme kuantum untuk mendeteksi anomali dalam data sonar yang direkam oleh kapal selam, yang dapat dihasilkan oleh kapal selam atau misil musuh dengan tanda tangan yang tidak diketahui. “Awalnya saya meminta untuk dimasukkan ke dalam tim dengan orang lain dari Imperial, tetapi itu adalah keputusan yang cerdas untuk menggabungkan tim,” katanya. “Senang rasanya bisa berkolaborasi dengan orang-orang baru, mendengarkan ide-ide baru, dan mengerjakan algoritme kuantum yang terkait dengan penelitian saya tetapi tidak sama. Ini telah membuka pikiran saya ke arah baru untuk mengembangkan algoritme kuantum.”
Schirman juga menghargai masukan dari THALES dan pakar teknis dari IBM. “Mentor industri kami memberi tahu kami tentang kasus penggunaan dan data, serta implementasi klasik dan algoritme yang biasanya digunakan, sementara dua spesialis dari IBM membantu kami sepanjang acara dengan implementasi dan ide-ide baru untuk algoritme kuantum. Sangat membantu untuk memiliki akses ke pengetahuan itu dan mendapatkan sudut pandang yang berbeda.”
Di akhir hackathon – hanya 30 jam setelah dimulai pada hari sebelumnya – tim mempresentasikan solusi mereka kepada semua peserta lainnya, serta kepada panel juri yang mencakup Cuthbert, Decaroli, dan pakar kuantum dari industri dan akademisi. “Semua presentasinya luar biasa,” kata Decaroli. “Kriteria bagi kami para juri adalah untuk melihat kreativitas solusi, apakah tim telah menyelidiki skalabilitas pendekatan mereka terhadap mesin kuantum yang lebih kuat, dan seberapa baik mereka mempresentasikan hasil mereka dan menjawab setiap pertanyaan.”
Tim pemenang, yang menamakan diri mereka Quassian, telah bekerja dengan MDBA dalam pendekatan pembelajaran mesin kuantum untuk mempercepat simulasi rumit dalam teknik kedirgantaraan. Grup Rolls Royce yang dibimbing oleh Smalley berada di urutan kedua, sedangkan yang ketiga adalah tim yang disponsori BT yang menguji metode kuantum dan klasik yang berbeda untuk mengoptimalkan kinerja susunan antena 2D. “Semua presentasi menunjukkan kerja keras, komitmen, dan antusiasme yang luar biasa selama beberapa hari terakhir,” komentar Cuthbert, sebelum menyerahkan hadiah kepada tim pemenang. “Anda telah menjalin pertemanan dan kontak yang akan tetap bersama Anda selama sisa karier Anda, dan saya harap ini hanyalah awal dari keterlibatan Anda dengan komputasi kuantum dan NQCC.”
Kesuksesan acara ini membuka jalan bagi hackathon di masa depan, yang kemungkinan besar berfokus pada sektor industri tertentu untuk mendorong lebih banyak profesional pemula untuk ambil bagian. Ini juga memberi tim NQCC batu loncatan yang berguna untuk keterlibatan berkelanjutannya dengan ekosistem kuantum Inggris yang berkembang. “Hackathon merangkum semua elemen kunci SparQ, tetapi dalam skala yang lebih kecil,” kata Decaroli. “Kami dapat memperluas template hackathon ini ke proyek jangka panjang di mana pengembang kuantum, pengguna akhir, dan penyedia teknologi dapat bekerja sama untuk mengembangkan solusi yang lebih kompleks dan mengujinya di berbagai platform perangkat keras.”
