کوانٹم ہیکرز حقیقی دنیا کے مسائل سے نمٹتے ہیں۔

تحقیقی طلباء اور ابتدائی کیریئر کے سائنسدانوں کی نو ٹیمیں جولائی کے آخر میں برطانیہ کے پہلے کوانٹم کمپیوٹنگ ہیکاتھون. نیشنل کوانٹم کمپیوٹنگ سینٹر کے زیر اہتمام (این کیو سی سی) کے اشتراک سے کوانٹ ایکس۔، ایونٹ نے ٹیموں کو چیلنج کیا کہ وہ BT، NHS اور Rolls Royce جیسے اختتامی صارفین کے ذریعے طے شدہ مسائل کے لیے نئے کوانٹم حل وضع کریں۔

دو روزہ ایونٹ کے اختتام تک، کئی ٹیموں نے ٹیکنالوجی پارٹنرز IBM، Oxford Quantum Circuits اور AWS کی طرف سے فراہم کردہ کوانٹم ہارڈویئر پر اپنے الگورتھم چلائے تھے۔ دوسرے، جنہوں نے موجودہ کوانٹم پروسیسرز کی صلاحیتوں سے بڑھ کر حل تیار کیے تھے، اپنے حل کوانٹم سمیلیٹروں پر آزمائے، مدد اور مشورہ فراہم کرنے کے لیے ہر ٹیکنالوجی فراہم کنندہ کے پروگرامنگ ماہرین کے ساتھ۔ آئی بی ایم کے فرینک ہارکنز نے کہا، "ہم پورے ایونٹ میں ٹیموں کے ساتھ چیک ان کر رہے ہیں، اور کچھ مزید تکنیکی کوڈ کے ساتھ مدد کر رہے ہیں۔" "کچھ لوگوں کے پاس اچھی نظر ہے کہ کہاں جانا ہے اور کوڈ کو کیسے استعمال کرنا ہے، جبکہ کچھ کے لیے ہم نے تھیوری اور الگورتھم کی تھوڑی مدد کی ہے۔"

اختتامی صارف تنظیموں میں سے ہر ایک کے سرپرستوں نے بھی ٹیموں کے ساتھ کام کیا تاکہ ماہر ڈومین کا علم پیش کیا جا سکے، مسئلے کے سیاق و سباق کی وضاحت کی جا سکے، اور ممکنہ حل کی طرف ہیکرز کی رہنمائی کی جا سکے۔ مثال کے طور پر، رولز رائس کی طرف سے مقرر کردہ چیلنج آپریشن کے دوران ریکارڈ کیے گئے ڈیٹا کی بنیاد پر جیٹ انجن کی زندگی بھر کی پیش گوئی کرنا تھا۔ "سب سے پہلے میں نے استعمال کا معاملہ تیار کیا، اور وہاں سے میں نے ممکنہ نقطہ نظر کے طور پر کوانٹم مشین لرننگ کے ذریعے ان کی رہنمائی کی،" کوانٹم کمپیوٹنگ میں کمپنی کے ماہرین میں سے ایک سرپرست جیرٹ سملی نے تبصرہ کیا۔ "وہ ایک نیا نقطہ نظر لے کر آئے ہیں جو کچھ موجودہ خیالات کو ایک نئے انداز میں ملا دیتا ہے، اور یہ دیکھ کر بہت اچھا لگا کہ یہ صرف دو دنوں میں کام کرنے والے ماڈل میں کچھ بھی نہیں ہے۔"

ایک اور مسئلہ، جو NHS کی طرف سے طے کیا گیا ہے، نے ہیکرز کو چیلنج کیا کہ وہ مختلف رکاوٹوں کو مدنظر رکھتے ہوئے مریضوں کو بستر مختص کرنے کی حکمت عملی وضع کریں۔ NHS ٹرانسفارمیشن ڈائریکٹوریٹ کے ایک سینئر ڈیٹا سائنسدان، سرپرست ڈین شوفیلڈ نے وضاحت کی، "یہ ایک انتہائی پیچیدہ مسئلہ ہے جسے عام طور پر زمین پر موجود لوگ بہت زیادہ ڈومین کے علم کے ساتھ حل کرتے ہیں۔" "ہم NHS میں کسی بھی کوانٹم کمپیوٹنگ سے شاید چند قدم دور ہیں، لیکن یہ جاننا واقعی دلچسپ رہا ہے کہ کوانٹم اپروچز ان مسائل کو حل کرنے کے قابل کیسے ہو سکتے ہیں جنہیں ہم دیکھ رہے ہیں۔"

ہیکاتھون پہلا ہینڈ آن ایونٹ تھا جس کا اہتمام NQCC نے کوانٹم ڈویلپرز، اختتامی صارفین اور ٹیکنالوجی فراہم کرنے والوں کو حقیقی دنیا کے مسائل پر کام کرنے کے لیے کیا تھا۔ مئی 2022 میں یہ اسپار کیو ایپلی کیشنز دریافت پروگرام کا آغاز کیا۔، جس کا مقصد اختتامی صارفین کو کوانٹم الگورتھم اور ہارڈ ویئر کے ساتھ تجربہ کرنے کا موقع فراہم کرنا ہے تاکہ ان کے شعبے میں متعلقہ استعمال کے معاملات سے نمٹا جا سکے۔ "یہ سب کچھ کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے صارف برادری کو بڑھانے کے بارے میں ہے،" NQCC کے ڈائریکٹر مائیکل کتھبرٹ نے کہا۔ "ٹیکنالوجی کے ساتھ مشغول ہونے اور اس کی صلاحیتوں کو سمجھنے کے لیے خود کوڈ کے ٹکڑے کو چلانے، اور اسے حقیقی کوانٹم کمپیوٹر پر چلانے جیسا کچھ نہیں ہے۔"

[سرایت مواد]

ہیکاتھون میں دلچسپی اور عزم کی سطح سے کٹبرٹ کی حوصلہ افزائی ہوئی ہے۔ "ہمیں جگہوں کے لیے اوور سبسکرائب کیا گیا تھا، اور ہمیں اپنے صنعتی شراکت داروں اور کوانٹم ٹیکنالوجی فراہم کرنے والوں کی طرف سے زبردست تعاون حاصل ہے،" انہوں نے کہا۔ "ہیکرز کی ٹیمیں ناقابل یقین حد تک مصروف اور پرجوش رہی ہیں - کچھ اپنے حل پر رات بھر کام کر رہے تھے - اور انہوں نے بہت ہی مؤثر طریقے سے مل کر کام کیا ہے تاکہ بہت کم وقت میں کچھ متاثر کن حل سامنے آئیں۔"

ٹیموں کو بنانے والے طلباء اور محققین کے لیے، ہیکاتھون نے اس فائدے کے بارے میں ایک قابل قدر بصیرت پیش کی جو صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے قریبی مدت کے کوانٹم الگورتھم پیش کر سکتے ہیں۔ آکسفورڈ یونیورسٹی کی پی ایچ ڈی کی طالبہ ماریا وائلارس دفاعی کمپنی MBDA کی طرف سے متعین کردہ تعاقب اور چوری کے مسئلے پر کام کر رہی تھی۔ اس کی ٹیم ایک کوانٹم نیورل نیٹ ورک کو تربیت دینے کی کوشش کر رہی تھی تاکہ ایک پیچھا کرنے والے ("عفریت") کے لیے تیز ترین ممکنہ وقت میں ہدف ("شہزادی") تک پہنچنے کے لیے بہترین حکمت عملی تیار کرے - ایک مسئلہ جو نہ صرف متعلقہ دفاعی شعبے، بلکہ دیگر ایپلی کیشنز جیسے ٹریفک کنٹرول یا عجائب گھروں اور آرٹ گیلریوں میں سیکیورٹی سسٹم۔

Violaris نے تبصرہ کیا کہ "یہ واقعی اچھا رہا ہے کہ دو دن ایسے ہوں جہاں آپ پوری طرح سے ایک پروجیکٹ پر توجہ مرکوز کر رہے ہوں، اور استعمال کے معاملے کو لے کر اسے دوبارہ کوانٹم الگورتھم سے جوڑیں جو اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں،" وائلارس نے تبصرہ کیا۔ "ہم نے مختصر ٹائم اسکیل کے پیش نظر بہت زیادہ پیش رفت کی ہے، اور جب ہم نے الگورتھم کو کوانٹم سمیلیٹر اور حقیقی کوانٹم پروسیسر دونوں پر آزمایا تو ہم نے کچھ امید افزا نتائج پیدا کیے ہیں۔ یہ سیکھنے کو تیز کرنے کا ایک بہترین طریقہ رہا ہے۔"

اس طرح کی تیز رفتار پیشرفت جزوی طور پر ٹیم کے انتخاب کے لیے ایک منظم انداز سے ممکن ہوئی۔ NQCC کی Chiara Decaroli، جو اس تقریب کے انعقاد کی ذمہ دار تھی، وضاحت کرتی ہے کہ ممکنہ ہیکرز سے درخواست کے عمل کے حصے کے طور پر کوانٹم پروگرامنگ کے ساتھ ان کے سابقہ ​​تجربے کے ساتھ ساتھ اپنی مہارت کی سطح کو بھی بتانے کو کہا گیا تھا۔ "ہم نے مختلف شعبوں سے تعلق رکھنے والے لوگوں کے ساتھ اور مختلف مہارتوں کے سیٹوں کے ساتھ ٹیمیں بنائیں، جن میں کوانٹم فیلڈ میں رشتہ دار ابتدائی افراد بھی شامل ہیں جو الگورتھم یا ماڈل بنانا جانتے ہیں،" انہوں نے وضاحت کی۔ "ٹیموں کو یہ شناخت کرنے میں جلدی تھی کہ ان میں سے کس کے پاس ہر مخصوص کام کو انجام دینے کی مہارت ہے، اور اس نے بہت کم وقت میں ان کے پیدا کردہ نتائج پر بہت زیادہ اثر ڈالا۔"

امپیریل کالج لندن سے ماسٹر کے طالب علم ایڈن شیرمین نے یقیناً اس نقطہ نظر کا فائدہ محسوس کیا۔ اسے THALES کے ساتھ کام کرنے والی ٹیم کو تفویض کیا گیا تھا تاکہ آبدوزوں کے ذریعے ریکارڈ کیے گئے سونار ڈیٹا میں بے ضابطگیوں کا پتہ لگانے کے لیے ایک کوانٹم الگورتھم تیار کیا جا سکے، جو دشمن کی آبدوزوں یا میزائلوں کے ذریعے نامعلوم دستخط کے ساتھ تیار کیا جا سکتا ہے۔ "شروع میں میں نے امپیریل کے دوسرے لوگوں کے ساتھ ٹیم میں شامل ہونے کو کہا، لیکن ٹیموں کو ملانا ایک زبردست فیصلہ تھا،" انہوں نے کہا۔ "نئے لوگوں کے ساتھ تعاون کرنا، نئے آئیڈیاز سننا، اور کوانٹم الگورتھم پر کام کرنا اچھا رہا ہے جو میری تحقیق سے متعلق ہے لیکن ایک جیسا نہیں۔ اس نے میرے ذہن کو کوانٹم الگورتھم تیار کرنے کے لیے نئی سمتوں کے لیے کھول دیا ہے۔

شیرمین نے THALES اور IBM کے تکنیکی ماہرین کے ان پٹ کی بھی قدر کی۔ "ہمارے صنعت کے سرپرست نے ہمیں استعمال کے کیس اور ڈیٹا کے ساتھ ساتھ کلاسیکی نفاذ اور الگورتھم کے بارے میں بتایا جو عام طور پر استعمال ہوتے ہیں، جبکہ IBM کے دو ماہرین نے پورے ایونٹ میں کوانٹم الگورتھم کے نفاذ اور نئے آئیڈیاز کے ساتھ ہماری مدد کی۔ اس علم تک رسائی حاصل کرنا اور ایک مختلف نقطہ نظر حاصل کرنا واقعی مددگار ثابت ہوا ہے۔"

ہیکاتھون کے اختتام پر - پچھلے دن شروع ہونے کے صرف 30 گھنٹے بعد - ٹیموں نے اپنے حل دیگر تمام شرکاء کے ساتھ ساتھ ایک ججنگ پینل کے سامنے پیش کیے جس میں صنعت اور اکیڈمی دونوں کے کوانٹم ماہرین شامل تھے۔ ڈیکارولی نے کہا، "تمام پیشکشیں حیرت انگیز تھیں۔ "ہمارے ججوں کے لئے معیار حل کی تخلیقی صلاحیتوں کو دیکھنا تھا، آیا ٹیم نے زیادہ طاقتور کوانٹم مشینوں تک ان کے نقطہ نظر کی توسیع پذیری کی تحقیقات کی ہیں، اور انہوں نے اپنے نتائج کو کتنی اچھی طرح سے پیش کیا اور کسی بھی سوال کا جواب دیا۔"

جیتنے والی ٹیم، جس نے اپنا نام Quassian رکھا ہے، MDBA کے ساتھ کوانٹم مشین لرننگ اپروچ پر کام کر رہی تھی تاکہ ایرو اسپیس انجینئرنگ میں پیچیدہ سمولیشنز کو تیز کیا جا سکے۔ Smalley کی طرف سے تربیت یافتہ رولز راائس گروپ دوسرے نمبر پر آیا، جبکہ تیسرا BT کے زیر اہتمام ایک ٹیم کے پاس گیا جو 2D اینٹینا اریوں کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے مختلف کوانٹم اور کلاسیکی طریقوں کی جانچ کر رہا تھا۔ جیتنے والی ٹیموں کو انعامات پیش کرنے سے پہلے، کتھبرٹ نے تبصرہ کیا، "تمام پریزنٹیشنز نے گزشتہ چند دنوں میں بہت زیادہ کام، عزم اور جوش کا مظاہرہ کیا۔ "آپ نے ایسے دوست اور رابطے بنائے ہیں جو آپ کے باقی کیریئر میں آپ کے ساتھ رہیں گے، اور مجھے امید ہے کہ یہ کوانٹم کمپیوٹنگ اور NQCC کے ساتھ آپ کی مصروفیت کا صرف آغاز ہے۔"

ایونٹ کی کامیابی مستقبل کے ہیکاتھون کے لیے راہ ہموار کرتی ہے، جس میں زیادہ تر ابتدائی کیریئر کے پیشہ ور افراد کو حصہ لینے کی ترغیب دینے کے لیے صنعت کے مخصوص شعبوں پر توجہ مرکوز کی جاتی ہے۔ یہ NQCC ٹیم کو برطانیہ کے بڑھتے ہوئے کوانٹم ماحولیاتی نظام کے ساتھ اپنی جاری مصروفیت کے لیے ایک مفید اسپرنگ بورڈ بھی فراہم کرتا ہے۔ ڈیکارولی نے کہا کہ "ہیکتھون SparQ کے تمام اہم عناصر کو سمیٹ لیتی ہے، لیکن چھوٹے پیمانے پر۔" "ہم اس ہیکاتھون ٹیمپلیٹ کو طویل مدتی پروجیکٹس تک بڑھا سکتے ہیں جہاں کوانٹم ڈویلپرز، اینڈ یوزرز اور ٹیکنالوجی فراہم کرنے والے مل کر کام کر سکتے ہیں تاکہ زیادہ پیچیدہ حل تیار کر سکیں اور انہیں متعدد ہارڈویئر پلیٹ فارمز پر آزما سکیں۔"