양자 해커는 실제 문제를 해결합니다.

연구생과 신입 과학자로 구성된 XNUMX개 팀이 XNUMX월 말 영국 최초의 경쟁을 위해 줄을 섰습니다. 양자 컴퓨팅 해커톤. 국가양자컴퓨팅센터 주관(NQCC)와 협력하여 퀀트엑스, 이벤트는 팀이 BT, NHS 및 롤스로이스 같은 최종 사용자가 설정한 문제에 대한 새로운 양자 솔루션을 고안하는 데 도전했습니다.

이틀 간의 이벤트가 끝날 무렵 여러 팀이 기술 파트너인 IBM, Oxford Quantum Circuits 및 AWS가 제공하는 양자 하드웨어에서 알고리즘을 실행했습니다. 현재 양자 프로세서의 기능을 뛰어넘는 솔루션을 개발한 다른 사람들은 지원과 조언을 제공하기 위해 각 기술 제공업체의 프로그래밍 전문가와 함께 양자 시뮬레이터에서 솔루션을 테스트했습니다. IBM의 Frank Harkins는 "우리는 이벤트 기간 동안 팀과 함께 확인하고 더 많은 기술 코드를 지원했습니다."라고 말했습니다. "어떤 사람들은 어디로 가야 하고 코드를 어떻게 사용하는지에 대한 좋은 비전을 가지고 있고, 다른 사람들에게는 우리가 약간의 이론과 알고리즘을 도왔습니다."

각 최종 사용자 조직의 멘토도 팀과 함께 작업하여 전문 도메인 지식을 제공하고 문제의 컨텍스트를 설명하며 해커를 잠재적 솔루션으로 안내했습니다. 예를 들어 롤스로이스가 설정한 과제는 작동 중에 기록된 데이터를 기반으로 제트 엔진의 수명을 예측하는 것이었습니다. 회사의 양자 컴퓨팅 전문가 중 한 명인 멘토인 Jarrett Smalley는 "먼저 사용 사례의 틀을 잡고 가능한 접근 방식으로 양자 기계 학습을 통해 그들을 안내했습니다."라고 말했습니다. "그들은 기존 아이디어를 새로운 방식으로 혼합하는 참신한 접근 방식을 제시했으며, 단 이틀 만에 아무 것도 없는 상태에서 작동하는 모델로 발전하는 것을 지켜보는 것은 정말 멋진 일이었습니다."

NHS가 설정한 또 다른 문제는 해커가 다양한 제약 조건을 고려하면서 환자를 병상에 할당하는 전략을 고안하도록 요구했습니다. NHS Transformation Directorate의 선임 데이터 과학자 멘토인 Dan Schofield는 "일반적으로 현장에서 많은 도메인 지식을 가진 사람들이 해결하는 매우 복잡한 문제입니다."라고 설명했습니다. "우리는 NHS에서 양자 컴퓨팅을 사용하는 데 몇 단계 밖에 걸리지 않았지만 양자 접근 방식이 우리가 보고 있는 종류의 문제를 어떻게 해결할 수 있는지 알아내는 것은 정말 흥미로웠습니다."

해커톤은 NQCC가 양자 개발자, 최종 사용자 및 기술 제공업체를 모아 실제 문제를 해결하기 위해 조직한 최초의 실습 행사였습니다. 2022년 XNUMX월에는 SparQ 애플리케이션 검색 프로그램 출시, 최종 사용자에게 양자 알고리즘 및 하드웨어를 실험할 수 있는 기회를 제공하여 해당 부문 내 관련 사용 사례를 해결하는 것을 목표로 합니다. NQCC 책임자인 마이클 커스버트(Michael Cuthbert)는 “양자 컴퓨팅을 위한 사용자 커뮤니티를 성장시키는 것이 전부입니다. "코드 조각을 직접 실행하고 실제 양자 컴퓨터에서 실행하여 기술에 참여하고 그 기능을 이해하는 것만큼 좋은 것은 없습니다."

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Cuthbert는 해커톤에 대한 관심과 헌신의 수준에 고무되었습니다. "우리는 장소에 대한 초과 신청을 받았고 업계 파트너와 양자 기술 공급자로부터 엄청난 지원을 받았습니다."라고 그는 말했습니다. "해커 팀은 믿을 수 없을 정도로 참여하고 열정적이었습니다. 일부는 솔루션을 밤새도록 작업했습니다. 짧은 시간에 몇 가지 인상적인 솔루션을 제공하기 위해 매우 효과적으로 협력했습니다."

팀을 구성한 학생과 연구원에게 해커톤은 단기 양자 알고리즘이 산업 응용 분야에 제공할 수 있는 이점에 대한 귀중한 통찰력을 제공했습니다. 옥스퍼드 대학의 박사과정 학생인 Maria Violaris는 방산 회사 MBDA가 설정한 추적 및 회피 문제를 연구하고 있었습니다. 그녀의 팀은 추격자("괴물")가 목표("공주")에 가장 빨리 도달할 수 있는 최상의 전략을 제시하기 위해 양자 신경망을 훈련시키려고 했습니다. 국방 부문뿐만 아니라 박물관 및 미술관의 교통 통제 또는 보안 시스템과 같은 다른 응용 프로그램에도 적용됩니다.

Violaris는 "이틀 동안 하나의 프로젝트에 완전히 집중하고 사용 사례를 가져와 문제를 해결하는 데 사용할 수 있는 양자 알고리즘에 다시 연결할 수 있어서 정말 좋았습니다."라고 말했습니다. “우리는 짧은 시간 척도로 많은 진전을 이루었고 양자 시뮬레이터와 실제 양자 프로세서 모두에서 알고리즘을 테스트했을 때 몇 가지 유망한 결과를 생성했습니다. 학습을 가속화하는 좋은 방법이었습니다.”

이러한 빠른 발전은 부분적으로 팀 선택에 대한 구조화된 접근 방식에 의해 가능했습니다. 이벤트 조직을 담당한 NQCC의 키아라 데카롤리(Chiara Decaroli)는 잠재적인 해커들이 지원 프로세스의 일부로 양자 프로그래밍에 대한 이전 경험뿐만 아니라 자신의 기술 수준을 명시하도록 요청받았다고 설명합니다. "우리는 알고리즘이나 모델을 구축하는 방법을 알고 있는 양자 분야의 비교적 초보자를 포함하여 다양한 분야의 사람들과 다양한 기술 세트를 가진 사람들로 팀을 구성했습니다."라고 그녀는 설명했습니다. "팀은 각각의 특정 작업을 수행할 수 있는 전문 지식이 있는 팀을 신속하게 파악했으며, 이는 매우 짧은 시간에 생성한 결과에 큰 영향을 미쳤습니다."

Imperial College London의 석사 과정 학생인 Eden Schirman은 확실히 이러한 접근 방식의 이점을 느꼈습니다. 그는 THALES와 협력하여 잠수함이 기록한 음파 탐지기 데이터에서 이상 징후를 탐지하기 위한 양자 알고리즘을 개발하는 팀에 배정되었습니다. "처음에는 임페리얼의 다른 사람들과 팀을 구성해 달라고 요청했지만 팀을 섞은 것은 현명한 결정이었습니다."라고 그는 말했습니다. “새로운 사람들과 협업하고, 새로운 아이디어를 듣고, 내 연구와 관련이 있지만 같지는 않은 양자 알고리즘을 작업하는 것이 좋았습니다. 양자 알고리즘 개발을 위한 새로운 방향으로 마음을 열었습니다.”

Schirman은 또한 THALES와 IBM의 기술 전문가가 제공하는 정보를 높이 평가했습니다. “업계 멘토는 사용 사례와 데이터, 일반적으로 사용되는 기존 구현 및 알고리즘에 대해 알려주었고, IBM의 두 전문가는 구현과 양자 알고리즘에 대한 새로운 아이디어를 통해 이벤트 전반에 걸쳐 우리를 도왔습니다. 그 지식에 접근하고 다른 관점을 얻는 것이 정말 도움이 되었습니다.”

해커톤이 끝난 후(전날 시작 30시간 후) 팀은 Cuthbert, Decaroli 및 업계 및 학계의 양자 전문가를 포함하는 심사위원단뿐만 아니라 다른 모든 참가자에게 솔루션을 발표했습니다. Decaroli는 “모든 프레젠테이션이 훌륭했습니다. "저희 심사위원의 기준은 솔루션의 창의성, 팀이 더 강력한 양자 기계에 대한 접근 방식의 확장성을 조사했는지 여부, 결과를 얼마나 잘 제시하고 질문에 답했는지를 살펴보는 것이었습니다."

스스로를 Quassian이라고 명명한 우승팀은 항공 우주 공학에서 복잡한 시뮬레이션의 속도를 높이기 위해 양자 기계 학습 접근 방식에 대해 MDBA와 협력해 왔습니다. Smalley가 멘토링한 Rolls Royce 그룹이 2위를 차지했으며, XNUMX위는 XNUMXD 안테나 어레이의 성능을 최적화하기 위한 다양한 양자 및 고전적 방법을 테스트하는 BT 후원 팀이 차지했습니다. Cuthbert는 우승팀에게 상을 수여하기 전에 "모든 프레젠테이션은 지난 며칠 동안 엄청난 양의 작업, 헌신 및 열정을 보여주었습니다."라고 말했습니다. "당신은 당신의 남은 경력 동안 당신과 함께 할 친구와 연락처를 만들었고 이것이 양자 컴퓨팅과 NQCC에 대한 당신의 참여의 시작일 뿐이길 바랍니다."

이 행사의 성공은 더 많은 초기 경력 전문가들이 참여하도록 장려하기 위해 특정 산업 분야에 초점을 맞춘 미래의 해커톤을 위한 길을 열어줍니다. 또한 NQCC 팀이 영국의 성장하는 양자 생태계에 지속적으로 참여할 수 있는 유용한 발판을 제공합니다. Decaroli는 "해커톤은 SparQ의 모든 핵심 요소를 캡슐화하지만 규모는 작습니다."라고 말했습니다. "우리는 이 해커톤 템플릿을 양자 개발자, 최종 사용자 및 기술 공급자가 협력하여 더 복잡한 솔루션을 개발하고 여러 하드웨어 플랫폼에서 테스트할 수 있는 장기 프로젝트로 확장할 수 있습니다."