Birleşik Krallık'ın ilk kuantum hesaplama hackathon'u, öğrencilerden ve kariyerinin başındaki bilim adamlarından oluşan ekipleri, gerçek hayattaki sorunlara yeni kuantum çözümleri tasarlamaya davet etti
Araştırma öğrencileri ve kariyerinin başındaki bilim adamlarından oluşan dokuz ekip, Temmuz ayının sonunda Birleşik Krallık'taki ilk yarışmada yarışmak için sıraya girdi. kuantum hesaplama hackathonu. Ulusal Kuantum Hesaplama Merkezi tarafından düzenlenen (NQCC) birlikte QuantXEtkinlik, ekipleri BT, NHS ve Rolls Royce gibi son kullanıcıların oluşturduğu sorunlara yeni kuantum çözümleri tasarlamaya davet etti.
İki günlük etkinliğin sonunda birkaç ekip, algoritmalarını teknoloji ortakları IBM, Oxford Quantum Circuits ve AWS tarafından sağlanan kuantum donanımı üzerinde çalıştırdı. Mevcut kuantum işlemcilerin yeteneklerinin ötesinde çözümler geliştiren diğerleri, çözümlerini kuantum simülatörlerinde test etti ve teknoloji sağlayıcılarının her birinden programlama uzmanları destek ve tavsiye sağlamak üzere hazır bulundu. IBM'den Frank Harkins, "Etkinlik boyunca ekiplerle görüşüyor ve bazı teknik kodların hazırlanmasında yardımcı oluyoruz" dedi. "Bazılarının nereye gidileceği ve kodun nasıl kullanılacağı konusunda iyi bir vizyonu var; diğer bazılarına ise biraz teori ve algoritma konusunda yardımcı olduk."
Son kullanıcı kuruluşlarının her birinden mentorlar da uzman alan bilgisi sunmak, sorunun bağlamını açıklamak ve bilgisayar korsanlarını potansiyel çözümlere yönlendirmek için ekiplerle birlikte çalıştı. Örneğin Rolls Royce'un ortaya koyduğu zorluk, çalışma sırasında kaydedilen verilere dayanarak bir jet motorunun ömrünü tahmin etmekti. Şirketin kuantum hesaplama uzmanlarından biri olan akıl hocası Jarrett Smalley, "Her şeyden önce kullanım senaryosunu belirledim ve oradan olası bir yaklaşım olarak kuantum makine öğrenimi konusunda onlara rehberlik ettim" dedi. "Mevcut bazı fikirleri yeni bir şekilde harmanlayan yeni bir yaklaşım ortaya attılar ve bunun sadece iki gün içinde sıfırdan çalışan bir modele dönüşmesini izlemek gerçekten harikaydı."
NHS'nin ortaya çıkardığı bir diğer sorun, bilgisayar korsanlarını çeşitli kısıtlamaları da hesaba katarak hastaları yataklara dağıtmak için bir strateji geliştirmeye zorladı. NHS Dönüşüm Direktörlüğü'nde kıdemli veri bilimcisi olan mentor Dan Schofield, "Bu genellikle sahada çok fazla alan bilgisine sahip kişiler tarafından çözülen son derece karmaşık bir sorundur" dedi. "Muhtemelen NHS'de herhangi bir kuantum hesaplamaya sahip olmaya birkaç adım uzaktayız, ancak kuantum yaklaşımlarının baktığımız türden sorunları nasıl çözebileceğini bulmak gerçekten ilginçti."
Hackathon, NQCC tarafından kuantum geliştiricilerini, son kullanıcıları ve teknoloji sağlayıcılarını gerçek dünya sorunları üzerinde çalışmak üzere bir araya getirmek için düzenlenen ilk uygulamalı etkinlikti. Mayıs 2022'de SparQ uygulama keşif programını başlattıSon kullanıcılara, kendi sektörlerindeki ilgili kullanım durumlarıyla başa çıkmak için kuantum algoritmaları ve donanımlarını deneme fırsatı sunmayı amaçlamaktadır. NQCC direktörü Michael Cuthbert, "Her şey kuantum hesaplama için kullanıcı topluluğunu büyütmekle ilgili" dedi. "Teknolojiyle etkileşime geçmek ve yeteneklerini anlamak için bir kod parçasını kendi başınıza çalıştırmak ve onu gerçek bir kuantum bilgisayarda çalıştırmak gibisi yoktur."
[Gömülü içerik]
Cuthbert, hackathona olan ilgi ve bağlılıktan cesaret aldı. "Yerlere gereğinden fazla abone olduk ve endüstri ortaklarımızdan ve kuantum teknolojisi sağlayıcılarımızdan müthiş destek aldık" dedi. "Bilgisayar korsanlarından oluşan ekipler inanılmaz derecede ilgili ve istekliydi; bazıları çözümleri üzerinde gece geç saatlere kadar çalışıyordu - ve kısa sürede etkileyici çözümler bulmak için son derece etkili bir şekilde birlikte çalıştılar."
Ekipleri oluşturan öğrenciler ve araştırmacılar için hackathon, yakın vadeli kuantum algoritmalarının endüstriyel uygulamalar için sunabileceği avantajlara dair değerli bir fikir sundu. Oxford Üniversitesi'nden doktora öğrencisi Maria Violaris, savunma şirketi MBDA tarafından oluşturulan bir takip ve kaçma problemi üzerinde çalışıyordu. Ekibi, bir kovalayıcının ("canavar") hedefe ("prenses") mümkün olan en hızlı sürede ulaşması için en iyi stratejiyi bulmak üzere bir kuantum sinir ağını eğitmeye çalışıyordu. savunma sektörünün yanı sıra müzeler ve sanat galerilerindeki trafik kontrolü veya güvenlik sistemleri gibi diğer uygulamalar için de kullanılır.
Violaris, "Tamamen tek bir projeye odaklandığınız ve bir kullanım senaryosu alıp onu sorunu çözmek için kullanılabilecek kuantum algoritmalarına bağladığınız iki gün geçirmek gerçekten çok güzeldi" dedi. "Kısa zaman ölçeği göz önüne alındığında çok ilerleme kaydettik ve algoritmayı hem kuantum simülatöründe hem de gerçek kuantum işlemcisinde test ettiğimizde bazı umut verici sonuçlar elde ettik. Öğrenmeyi hızlandırmanın harika bir yolu oldu.”
Bu kadar hızlı ilerleme kısmen ekip seçimine yönelik yapılandırılmış bir yaklaşımla mümkün oldu. Etkinliğin organizasyonundan sorumlu olan NQCC'den Chiara Decaroli, potansiyel bilgisayar korsanlarından başvuru sürecinin bir parçası olarak beceri seviyelerinin yanı sıra kuantum programlama konusundaki önceki deneyimlerini belirtmelerinin istendiğini açıklıyor. "Farklı disiplinlerden ve çeşitli becerilere sahip kişilerden oluşan ekipler oluşturduk; bunlar arasında kuantum alanına yeni başlayanlar ve algoritmaların veya modellerin nasıl oluşturulacağını bilenler de var" diye açıkladı. "Ekipler, hangilerinin belirli bir görevi yerine getirecek uzmanlığa sahip olduğunu hızlı bir şekilde tespit etti ve bu, çok kısa sürede ürettikleri sonuçlar üzerinde büyük bir etkiye sahip oldu."
Imperial College London'dan yüksek lisans öğrencisi Eden Schirman bu yaklaşımın faydasını kesinlikle hissetti. Denizaltılar tarafından kaydedilen sonar verilerindeki, düşman denizaltıları veya bilinmeyen imzalı füzeler tarafından üretilebilecek anormallikleri tespit etmek için bir kuantum algoritması geliştirmek üzere THALES ile çalışan bir ekibe atandı. "Başlangıçta Imperial'den diğer isimlerle bir takıma alınmayı istedim ancak takımları karıştırmak akıllıca bir karardı" dedi. “Yeni insanlarla işbirliği yapmak, yeni fikirleri dinlemek ve araştırmamla ilgili ama aynısı olmayan bir kuantum algoritması üzerinde çalışmak iyi oldu. Kuantum algoritmaları geliştirmek için zihnimi yeni yönlere açtı."
Schirman ayrıca THALES'in ve IBM'in teknik uzmanlarının katkılarına da değer verdi. "Sektör danışmanımız bize kullanım senaryosu ve verilerin yanı sıra genellikle kullanılan klasik uygulamalar ve algoritmalar hakkında bilgi verirken, IBM'den iki uzman kuantum algoritmalarına yönelik uygulama ve yeni fikirlerle etkinlik boyunca bize yardımcı oldu. Bu bilgiye erişip farklı bir bakış açısı elde etmek gerçekten çok faydalı oldu.”
Hackathon'un sonunda - önceki gün başladıktan sadece 30 saat sonra - ekipler çözümlerini diğer tüm katılımcıların yanı sıra Cuthbert, Decaroli ve hem sektörden hem de akademiden kuantum uzmanlarından oluşan bir jüri heyetine sundu. Decaroli, "Tüm sunumlar muhteşemdi" dedi. "Biz jüri üyeleri için kriter, çözümün yaratıcılığına, ekibin daha güçlü kuantum makinelerine yönelik yaklaşımlarının ölçeklenebilirliğini araştırıp araştırmadığına ve sonuçlarını ne kadar iyi sunup soruları yanıtlayıp yanıtlamadığına bakmaktı."
Kendilerine Quassian adını veren kazanan ekip, havacılık ve uzay mühendisliğindeki karmaşık simülasyonları hızlandırmak için MDBA ile kuantum makine öğrenimi yaklaşımı üzerinde çalışıyordu. Smalley'nin danışmanlığını yaptığı Rolls Royce grubu ikinci olurken, üçüncüsü, 2D anten dizilerinin performansını optimize etmek için farklı kuantum ve klasik yöntemleri test eden BT sponsorluğundaki ekip oldu. Kazanan takımlara ödülleri sunmadan önce Cuthbert, "Tüm sunumlar son birkaç gündeki büyük miktardaki çalışmayı, bağlılığı ve coşkuyu ortaya koydu" dedi. "Kariyerinizin geri kalanı boyunca sizinle kalacak arkadaşlar ve bağlantılar edindiniz ve umarım bu, kuantum hesaplama ve NQCC ile olan ilişkinizin sadece başlangıcıdır."
Etkinliğin başarısı, kariyerinin başındaki profesyonelleri katılmaya teşvik etmek için büyük olasılıkla belirli endüstri sektörlerine odaklanan gelecekteki hackathon'ların önünü açıyor. Ayrıca NQCC ekibine Birleşik Krallık'ın büyüyen kuantum ekosistemiyle devam eden etkileşimi için yararlı bir sıçrama tahtası sağlıyor. Decaroli, "Hackathon, SparQ'nun tüm temel unsurlarını kapsıyor ancak daha küçük ölçekte" dedi. "Bu hackathon şablonunu kuantum geliştiricilerin, son kullanıcıların ve teknoloji sağlayıcıların daha karmaşık çözümler geliştirmek ve bunları birden fazla donanım platformunda test etmek için birlikte çalışabilecekleri uzun vadeli projelere genişletebiliriz."
