Primul hackathon de calcul cuantic din Marea Britanie a provocat echipe de studenți și oameni de știință la începutul carierei să elaboreze soluții cuantice noi la problemele din viața reală
Nouă echipe de studenți cercetători și oameni de știință de la începutul carierei s-au aliniat la sfârșitul lunii iulie pentru a concura în primul concurs din Marea Britanie. hackaton de calcul cuantic. Organizat de Centrul Național de Calcul Cuantic (NQCC) în colaborare cu QuantX, evenimentul a provocat echipele să elaboreze noi soluții cuantice la problemele stabilite de utilizatorii finali, cum ar fi BT, NHS și Rolls Royce.
Până la sfârșitul evenimentului de două zile, mai multe echipe și-au rulat algoritmii pe hardware-ul cuantic furnizat de partenerii tehnologici IBM, Oxford Quantum Circuits și AWS. Alții, care dezvoltaseră soluții dincolo de capacitățile procesoarelor cuantice actuale, și-au testat soluțiile pe simulatoare cuantice, cu experți în programare de la fiecare dintre furnizorii de tehnologie la îndemână pentru a oferi suport și sfaturi. „Ne-am întâlnit cu echipele pe tot parcursul evenimentului și am ajutat cu unele dintre codurile mai tehnice”, a spus Frank Harkins de la IBM. „Unii au o viziune bună despre unde să meargă și despre cum să folosească codul, în timp ce pentru alții i-am ajutat cu puțin din teorie și algoritmi.”
Mentori de la fiecare dintre organizațiile utilizatorilor finali au lucrat, de asemenea, alături de echipe, pentru a oferi cunoștințe de specialitate în domeniu, pentru a explica contextul problemei și pentru a ghida hackerii către potențiale soluții. Provocarea pusă de Rolls Royce, de exemplu, a fost să prezică durata de viață a unui motor cu reacție pe baza datelor înregistrate în timpul funcționării. „În primul rând, am încadrat cazul de utilizare și de acolo i-am ghidat prin învățarea automată cuantică ca o posibilă abordare”, a comentat mentorul Jarrett Smalley, unul dintre specialiștii companiei în calculul cuantic. „Au venit cu o abordare nouă, care combină unele idei existente într-un mod nou și a fost foarte grozav să-l urmăresc cum evoluează de la nimic la un model funcțional în doar două zile.”
O altă problemă, stabilită de NHS, i-a provocat pe hackeri să elaboreze o strategie pentru alocarea pacienților în paturi, ținând cont și de diverse constrângeri. „Este o problemă extrem de complexă, care este de obicei rezolvată de oameni de pe teren cu o mulțime de cunoștințe de domeniu”, a explicat mentorul Dan Schofield, un om de știință de date senior în cadrul Direcției de transformare a NHS. „Probabil că suntem la câțiva pași de a avea orice calcul cuantic în NHS, dar a fost cu adevărat interesant să aflăm cum abordările cuantice ar putea fi capabile să rezolve tipul de probleme la care ne uităm.”
Hackathonul a fost primul eveniment hands-on organizat de NQCC pentru a reuni dezvoltatorii cuantici, utilizatorii finali și furnizorii de tehnologie pentru a lucra la problemele din lumea reală. În mai 2022 a lansat programul său de descoperire a aplicațiilor SparQ, care își propune să ofere utilizatorilor finali o oportunitate de a experimenta algoritmi cuantici și hardware pentru abordarea cazurilor de utilizare relevante din sectorul lor. „Totul este despre creșterea comunității de utilizatori pentru calculul cuantic”, a spus directorul NQCC, Michael Cuthbert. „Nu există nimic ca să rulezi singur o bucată de cod și să o rulezi pe un computer cuantic real, pentru a te implica cu tehnologia și a-i înțelege capacitățile.”
[Conținutul încorporat]
Cuthbert a fost încurajat de nivelul de interes și angajament în hackathon. „Am fost supraabonați pentru locuri și am avut un sprijin extraordinar din partea partenerilor noștri din industrie și a furnizorilor de tehnologie cuantică”, a spus el. „Echipele de hackeri au fost incredibil de implicate și entuziaste – unii au lucrat la soluția lor până noaptea – și au lucrat împreună extrem de eficient pentru a găsi niște soluții impresionante într-un timp scurt.”
Pentru studenții și cercetătorii care au alcătuit echipele, hackathonul a oferit o perspectivă valoroasă asupra avantajului pe care l-ar putea oferi algoritmii cuantici pe termen scurt pentru aplicațiile industriale. Maria Violaris, doctorand la Universitatea din Oxford, lucra la o problemă de urmărire și evaziune stabilită de compania de apărare MBDA. Echipa ei încerca să antreneze o rețea neuronală cuantică pentru a veni cu cea mai bună strategie pentru un urmăritor („monstrul”) să atingă ținta („prințesa”) în cel mai scurt timp posibil – o problemă care este relevantă nu doar pentru sectorului apărării, dar și altor aplicații precum sistemele de control al traficului sau de securitate în muzee și galerii de artă.
„A fost foarte bine să aveți două zile în care vă concentrați pe deplin pe un singur proiect și să luați un caz de utilizare și să îl conectați înapoi la algoritmii cuantici care ar putea fi utilizați pentru a rezolva problema”, a comentat Violaris. „Am făcut o mulțime de progrese având în vedere durata scurtă și am generat rezultate promițătoare atunci când am testat algoritmul atât pe un simulator cuantic, cât și pe un procesor cuantic real. A fost o modalitate excelentă de a accelera învățarea.”
Un astfel de progres rapid a fost posibil în parte printr-o abordare structurată a selecției echipei. Chiara Decaroli de la NQCC, care a fost responsabilă cu organizarea evenimentului, explică că potenţialii hackeri au fost rugaţi să-şi specifice nivelul de abilităţi, precum şi experienţa lor anterioară cu programarea cuantică, ca parte a procesului de aplicare. „Am creat echipe cu oameni din diferite discipline și cu o serie de seturi de abilități, inclusiv relativ începători în domeniul cuantic care au știut să construiască algoritmi sau modele”, a explicat ea. „Echipele au identificat rapid care dintre ei avea experiența necesară pentru a îndeplini fiecare sarcină specifică și asta a avut un impact enorm asupra rezultatelor pe care le-au produs într-un timp foarte scurt.”
Studentul la master Eden Schirman de la Imperial College London a simțit cu siguranță beneficiile acestei abordări. A fost repartizat unei echipe care lucrează cu THALES pentru a dezvolta un algoritm cuantic pentru detectarea anomaliilor în datele sonarului înregistrate de submarine, care ar putea fi generate de submarinele inamice sau de rachete cu semnătură necunoscută. „La început am cerut să fiu pus într-o echipă cu alți oameni de la Imperial, dar a fost o decizie inteligentă să amestec echipele”, a spus el. „A fost bine să colaborez cu oameni noi, să ascult idei noi și să lucrez la un algoritm cuantic care are legătură cu cercetarea mea, dar nu la fel. Mi-a deschis mintea către noi direcții pentru dezvoltarea algoritmilor cuantici.”
Schirman a apreciat, de asemenea, contribuția de la THALES și experții tehnici de la IBM. „Mentorul nostru din industrie ne-a spus despre cazul de utilizare și date, precum și despre implementările și algoritmii clasici care sunt utilizați în mod obișnuit, în timp ce doi specialiști de la IBM ne-au ajutat pe tot parcursul evenimentului cu implementarea și cu idei noi pentru algoritmi cuantici. A fost foarte util să ai acces la aceste cunoștințe și să obții un alt punct de vedere.”
La sfârșitul hackatonului – la doar 30 de ore după ce a început în ziua precedentă – echipele și-au prezentat soluțiile tuturor celorlalți participanți, precum și unui juriu care a inclus Cuthbert, Decaroli și experți cuantici atât din industrie, cât și din mediul academic. „Toate prezentările au fost uimitoare”, a spus Decaroli. „Criteriile pentru noi, judecătorii, au fost să analizăm creativitatea soluției, dacă echipa a investigat scalabilitatea abordării lor față de mașini cuantice mai puternice și cât de bine și-au prezentat rezultatele și au răspuns la orice întrebări.”
Echipa câștigătoare, care s-a numit Quassian, a lucrat cu MDBA la o abordare de învățare automată cuantică pentru a accelera simulările complexe în ingineria aerospațială. Grupul Rolls Royce îndrumat de Smalley s-a clasat pe locul al doilea, în timp ce al treilea a mers către o echipă sponsorizată de BT care a testat diferite metode cuantice și clasice pentru optimizarea performanței rețelelor de antene 2D. „Toate prezentările au demonstrat cantități uriașe de muncă, angajament și entuziasm în ultimele două zile”, a comentat Cuthbert, înainte de a prezenta premiile echipelor câștigătoare. „Ți-ai făcut prieteni și contacte care vor rămâne alături de tine pentru tot restul carierei tale și sper că este doar începutul angajamentului tău cu calculul cuantic și NQCC.”
Succesul evenimentului deschide calea pentru viitoare hackathoane, cel mai probabil concentrate pe sectoare industriale specifice, pentru a încuraja mai mulți profesioniști aflați la începutul carierei să participe. De asemenea, oferă echipei NQCC o trambulină utilă pentru angajamentul său continuu cu ecosistemul cuantic în creștere din Marea Britanie. „Hackatonul încapsulează toate elementele cheie ale SparQ, dar la o scară mai mică”, a spus Decaroli. „Putem extinde acest șablon de hackathon la proiecte pe termen lung în care dezvoltatorii cuantici, utilizatorii finali și furnizorii de tehnologie pot lucra împreună pentru a dezvolta soluții mai complexe și a le testa pe mai multe platforme hardware.”
