今年量子コンピューティングで学んだこと（ジュニアエンジニアとして）

量子コンピューティングでの役割を見つけたジュニア ソフトウェア エンジニアとして、2024 年は本当に興味深い年でした。誰もが専門家であり、自分が何をしているかを正確に知っているように見える可能性があるため、この業界に参入したばかりの人への例としてこの投稿を共有したいと思いました。実際にはそうではありません。私のこれまでの歩みは特別なものではありませんが、大学を卒業したら、最終的にはクオンツとして金融業界に就職するか、カリフォルニアにある巨大なソフトウェア会社 (ご存知でしょう) に就職するだろうと考えていました。量子コンピューティングのような重要な新産業における開発の役割についての言及は驚きでした。そして大変な苦労をしました。そして、私が成長し学び続け、他の人たちもそうするのを助けることができるようにするために、この機会を無駄にすることはありません。

ジュリアは嬉しいサプライズでした

今年の初めに、量子コンピューティング コミュニティによる Julia の支持が私の注目を集めました。 Python が依然として主流ですが、Yao.jl や QuantumOptics.jl などの Julia の量子パッケージは、量子回路設計に驚くほどエレガントなソリューションを提供しました。この言語の複数ディスパッチ システムは、さまざまな量子ゲート実装を処理する場合に特に有用であることが証明されました。しかし、Python からの学習曲線は急峻でした。私は Julia の型システムをよりよく理解するために数えきれないほどの夜を費やしました。ただし、Julia 自身のサイトの学習パスは非常に優れています。

Qiskit による進化

Qiskit と私の関係は、1.0 アップデート前の最初のチュートリアルから大きく変わりました。そのアップデートのせいで壊れたリソースがまだたくさん見つかっていますが、少なくとも今ではそれが回路構築のための単なるブラックボックスとは思えません。私はそのパルスレベルのプログラミング機能を仕事で使用する方法を学ばなければなりませんでした（ただし、これを日常的に行う方法の専門家になるよりも、「注意する」という方がおそらく正確です）。このより深い理解は、特に IBM デバイスでのクロストークに対処する際に、チームがエラー軽減戦略を最適化する際に何を行っているかを理解するのに役立ちました。 Qiskit のサーキットからプリミティブベースのワークフローへの移行には調整が必要でしたが、最終的にはより保守しやすいコードになりました。

より多くのハードウェア アクセスによるシミュレーションから現実への移行

本業以外でも、Amazon Braket と Microsoft Azure Quantum を通じて、より多くの IonQ と Quantinuum ハードウェアにアクセスできるようになりました。私のメンターの 1 人は、量子企業のプロダクト マネージャーでしたが、私に、見つけられるさまざまな量子オンボーディング ガイドをすべて試すよう勧めてくれました。これは素晴らしいアイデアでした。抽象化されたウォークスルーが多いように感じるのではないかと心配していましたが、そのため、他の方法では使用しないであろう新しいシステムを試す必要がありました。たとえば、超伝導システムとトラップされたイオンシステムの間の対比は、理論的ではなく具体的​​になりました。シミュレーションでアルゴリズムがうまく機能するには、実際のハードウェアでは大幅な変更が必要になることが多いということを、私は苦労して学びました。そして、クロスプラットフォームのベンチマークが私のワークフローの定期的な一部となり、量子ビットの接続性とゲートの忠実度についてより批判的に考えるようになりました。

Classiq およびオープンソース コミュニティ

メンターの観点からのもう 1 つの働きかけは、さまざまなオープンソース プロジェクトをすべて調査することでした。私は、Classiq のアルゴリズム ライブラリとそのさまざまなワークショップ、ハッカソン、アウトリーチ活動により、参加し、実践しながら学ぶことが容易になっていることに本当に感銘を受けました。また、量子回路合成における中間表現にも目が開かれました。回路の自動最適化に対する彼らのアプローチは、量子コンパイルに対する私の理解に疑問を投げかけました。最初は抽象化レイヤーに苦労しましたが、さまざまなバックエンドにわたってハードウェア対応回路を生成できる機能が、私たちのプロジェクトにとって非常に貴重であることがわかりました。また、Unityary Fund のような新しいオープンソース コミュニティに参加することもできました。私はその一員として特に騒々しいわけではありませんが、その存在に感謝しており、参加したり参加したりして、みんなが何を話しているのかを見ることができます。 2025 年にはもっと関わっていきたいと思っています。

Azure Quantum トレーニング

Microsoft の Azure Quantum トレーニングは、予想外に価値があることが判明しました。これを上記のカテゴリに分類することもできますが、それ以外の Microsoft ツールを使用していない私にとって、これは本当に驚きでした。年配の友人の中には、マイクロソフトが優勢だった前世代を生きてきた人たちを素晴らしいと思う人もいると思います。プラットフォーム固有の知識を超えて、Q# と量子中間表現 (QIR) に関する実践的な経験を積みました。誤り訂正への構造化されたアプローチとトポロジカル量子ビットのアイデアの探求により、量子誤り訂正原理のより強力な基礎が得られました。また、非常にスムーズなドキュメントとユーザー ガイドのセットも含まれています。

女性の代表の増加

今年最も心強い発展の 1 つは、量子コンピューティング分野でより多くの女性とつながることです。私は理系の大学の出身ではないので、ソフトウェア エンジニアリングの世界には女性がはるかに少ないことに慣れていたので、これは嬉しい驚きです。 Qubit by Qubit チームやアナスタシアのすべてのビデオ、さらには最近ブルームバーグに提供されたハンナ フライの優れたビデオ ドキュメンタリーなど、あらゆるところで素晴らしいインスピレーションを目にします。さらに、刺激的な仲間や同僚がたくさんいるので、公開リンクは惜しみます。しかし、彼ら全員と、参加して仕事に取り掛かるのを容易にしてくれた皆さんに感謝します。
楽しみにしています

今年の歩みを振り返ると、あまりにも時間がかかると皆が嘆いているにもかかわらず、この分野がいかに急速に進化しているかに驚かされます。理論的な提案と実際の実装との間のギャップは縮小し続けていますが、エンジニアリング上の重大な課題は依然として残っています。この分野に参入する若手エンジニアへの私のアドバイスは、新しいツールやアプローチに適応しつつ、古典アルゴリズムと量子アルゴリズムの両方で強力な基礎を維持することです。そして、大きな問題に長期間取り組む覚悟を持ってください。それまでの報酬はそれだけの価値があります!

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