Týmy byly na hackathonu sestaveny náhodně, takže se v nich potkali lidé z různých zemí a s různými zkušenostmi a znalostmi. Jan Dufek tak pracoval s lidmi, které před začátkem akce vůbec neznal.
„Byla to zajímavá dynamika… skoro až kvantová,“ popisuje Jan.
Janův tým si vybral téma Environment-Assisted Quantum Transport (ENAQT). Na výběr byla témata z oblastí optimalizace, simulací, kvantového strojového učení nebo kvantové chemie. ENAQT je jev, při kterém může určité množství šumu z okolního prostředí paradoxně pomoci kvantovému systému s přenosem energie. Na první pohled může taková myšlenka působit překvapivě, šum je totiž v kvantových výpočtech obvykle vnímán jako problém, který se výzkumníci snaží co nejvíce omezit.
„Jednoduše řečeno jsme zkoumali, jestli může určitá úroveň šumu pomoci s přenosem energie v kvantovém systému,“ vysvětluje Jan.
Pro lepší představu lze tento princip přirovnat k fotosyntéze. Když na list dopadne sluneční světlo, energie musí projít složitou sítí až do místa, kde může být využita. Pokud by byl systém příliš dokonale uspořádaný, energie by se mohla dostat do slepé uličky. Mírný šum jí naopak může pomoci některé překážky překonat a dostat se efektivněji do cíle. Právě tento princip tým během hackathonu modeloval pomocí kvantového počítače.
Výsledky potvrdily, že určité množství šumu může být skutečně prospěšné. Tým našel optimální hladinu mírného šumu, při které se zvyšovala pravděpodobnost, že systém překoná energetickou bariéru. Výsledek byl lepší než v případě zcela koherentního systému i než při příliš silném šumu. Po splnění hlavního zadání proto tým využil zbývající čas k dalším experimentům, při kterých upravoval například topologii sítě nebo samotný kvantový obvod.
Důležitou součástí práce byla možnost experimenty spouštět na skutečném kvantovém hardwaru IBM. Kromě simulátoru Janův tým pracoval také s čipy ibm_aachen a ibm_berlin. Práce na reálném kvantovém procesoru ukázala rozdíly oproti simulaci – především vliv skutečného šumu, který u delších kvantových obvodů může výrazně ovlivnit výsledky. O to důležitější bylo při řešení zadání snižovat počet kvantových bran a celkovou hloubku obvodu a zároveň zachovat vhodné parametry simulace. Teprve experimenty na skutečném čipu ukázaly, jak obtížné je udržet optimální hladinu šumu a jak tato problematika souvisí i s širším tématem kvantové korekce chyb. O kvantový hardware byl během hackathonu velký zájem, a proto se týmu nepodařilo dokončit všechny plánované experimenty.
„Celá akce pro mě byla obrovská příležitost, a i když jsme nakonec nezískali cenu, jako tým jsme se dozvěděli velké množství nových informací. Zároveň jsem si uvědomil, jak dobře jsou u nás na FIT ČVUT vyučovány předměty zaměřené na kvantovou informatiku. Osobní odměnou pro mě byla také inspirace z mnoha přednášek v rámci doprovodného programu a dvoudenního odborného eventu Scaling for Quantum Advantage and Beyond, který hackathonu předcházel a na kterém vystupovali odborníci z IBM a jejích partnerských institucí. Hlavně jsem měl možnost seznámit se s lidmi, kteří sdílejí stejné nadšení pro kvantové výpočty,“ hodnotí svou účast Jan.
- Co je Qiskit Hackathon Taiwan?
- Qiskit Hackathon Taiwan je soutěž zaměřená na kvantové technologie, kde týmy pracují na různých projektech během intenzivního víkendu.
- Jaké téma zvolil Jan Dufek pro svůj projekt?
- Jan Dufek a jeho tým se zaměřili na téma Environment-Assisted Quantum Transport, které zkoumá vliv šumu na přenos energie v kvantových systémech.
- Jaký byl výsledek Janova projektu?
- Tým potvrdil, že určité množství šumu může být prospěšné pro překonání energetických bariér v kvantových systémech.
- Jak se týmy na hackathonu skládaly?
- Týmy byly sestaveny náhodně, což umožnilo setkání lidí z různých zemí a oborů, kteří spolupracovali na řešení kvantových problémů.