علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Quantum computing’s next big challenge: A quantum skills shortage
(بقلم: دافني ليبرنس رينغيه)
إن زيادة عدد الكيوبت وتحسين تصحيح الخطأ أمر صعب بما فيه الكفاية. لكن شركات الحوسبة الكمومية تجد أن أحد أكبر التحديات قد يتمثل في العثور على الأشخاص المناسبين للقيام بذلك.
مهندسو النظم ومهندسو البرمجيات ومحللو البيانات – للوهلة الأولى ، لا تبدو الوظائف الساخنة في قطاع الحوسبة الكمومية مختلفة تمامًا عن الأدوار التقنية التي نعرفها بالفعل. التي تتعامل مع أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية التي نعرفها جيدًا ، من الهواتف الذكية إلى أجهزة الكمبيوتر العملاقة.
ولكن لملء الفرص المزدهرة في مجال الكم ، فإن نقل المعرفة الأكثر خبرة من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية إلى عالم الكم لن يغطيها.
تختلف أجهزة الكمبيوتر الكمومية اختلافًا جوهريًا عن الأجهزة الكلاسيكية التي نعرفها ونستخدمها كل يوم. بدلاً من الاعتماد على البتات ، تستفيد الأنظمة الكمومية من القوانين المعقدة لفيزياء الكم لإنشاء بتات كمومية ، أو “كيوبت” ، قادرة على تنفيذ العمليات الحسابية بشكل أسرع.
وبناء على ذلك ، فإن بناء وبرمجة وصيانة حاسوب كمي هو نموذج مختلف جذريًا. يتطلب فهمًا لفيزياء الكم وكيفية تعيين المشكلات إلى الفضاء الكمومي – فكر في لغات البرمجة ، والبنى ، وسير العمل والبرامج ، وكلها خاصة بالحوسبة الكمومية.
واتضح أن العثور على عمال لديهم هذا الاتساع من المعرفة أصبح أكثر صعوبة.
يقول روس دنكان ، رئيس البرامج الكمومية في (Cambridge Quantum) ، لـ (ZDNet): “العثور على شخص لديه مزيج المهارات المناسب هو التحدي الأكبر”. “عدد قليل جدا من الأشخاص الذين وظفناهم يتمتع بالمهارات المطلوبة”.
بصفتها شركة تركز على إنشاء برمجيات كمومية ، تبحث (Cambridge Quantum) عادةً عن مرشحين يفهمون الحوسبة الكمومية النظرية بينما يكونون أيضًا مطورين برمجيات أكفاء.
يقول دنكان: “إنها تجمع بين خلفية فيزيائية وخلفية حاسوبية ومحاولة إيجاد مرشحين لديهم كليهما”. وهذه ليست التركيبة الأكثر شيوعًا في السيرة الذاتية.
لا تقتصر المشكلة على شركات البرمجيات الكمومية. على سبيل المثال ، من المحتمل أن تحتاج الشركة التي تعمل على أجهزة فائقة التوصيل الكمومية إلى شخص يمكنه بناء البنية التحتية التي تعمل على تبريد معالج النظام – الأمر الذي يتطلب المعرفة والخبرة ليس فقط في فيزياء الكم وعلم التبريد ، ولكن أيضًا مهارات علوم الكمبيوتر لإجراء الاختبار والتجربة.
بعبارة أخرى ، يحتاج أصحاب العمل إلى موظفين كميين يتمتعون بمهارات متعددة التخصصات: بالإضافة إلى خلفية في فيزياء الكم ، سيكون نوعًا من الخبرة في تحليل البيانات أو الهندسة أو النمذجة أو البرمجة ، من بين أشياء أخرى ، أمرًا ضروريًا أيضًا.
مطلوب: أطباء الكم
هذا المستوى من التخصص ليس شائعًا ؛ في الواقع ، يوجد في الغالب على مستوى الدكتوراه. والمشكلة هي أنه لا يوجد عدد كافٍ من خريجي الدكتوراه.
يقول آبي أسفاو (Abe Asfaw) ، رئيس التعليم الكمي في (IBM) ، لـ (ZDNet): “إذا كنت تحاول توظيف مهارات كمومية ، فسينتهي بك الأمر إلى البحث عن تدريب متعدد التخصصات للغاية ، وما تحتاج إليه في نهاية المطاف هو الدكتوراه”. “المعدل الذي يتم فيه توليد درجات الدكتوراه أبطأ بكثير مما تحتاجه الصناعة اليوم ، لذلك نشهد منافسة شديدة للغاية لتوظيف دكتوراه جديدة في هذا المجال”.
بالطبع ، في الوقت الحالي ، لا تزال صناعة الحوسبة الكمومية ذات مكانة متميزة. هذا إلى حد كبير لأن التكنولوجيا حديثة العهد: مع دعم معظم أجهزة الكمبيوتر الكمومية حاليًا لحوالي 100 كيوبت أو أقل ، هناك القليل جدًا مما يمكن فعله مع الأنظمة الحالية.
نتيجة لذلك ، لا يستثمر سوى عدد قليل من الشركات في الفضاء ، ويظل عدد الأدوار الكمية منخفضًا نسبيًا أثناء نموه.
ولكن من المتوقع أن يتغير هذا مع تزايد اهتمام الشركات بتقنيات الكم. تتنبأ بعض التقديرات بأن صناعة الحوسبة الكمومية ستكون سوقًا بقيمة 65 مليار دولار بحلول عام 2030 ؛ يتوقع آخرون أن ما يصل إلى 20٪ من المؤسسات يمكن أن تضع ميزانية للحوسبة الكمية في عام 2023 ، ارتفاعًا من 1٪ في عام 2018.
مع وجود صناعة أكبر ، يزداد الطلب على العمال المؤهلين – لكن المرشحين الكميين على مستوى الدكتوراه لا يتم إنتاجهم بين عشية وضحاها.
يقول دنكان: “على سبيل التخمين ، أود أن أقول إن هناك على الأرجح بضع عشرات من طلاب الدكتوراه الذين يتم إنتاجهم في المملكة المتحدة كل عام ويتخصصون في الموضوعات ذات الصلة بما نقوم به ، ويمكنني توظيفهم جميعًا بنفسي”. “على المدى القصير ، ستزداد القيود سوءًا لأننا لا نمتلك القدرة على تطوير مجموعة جديدة كاملة من برامج الدكتوراه”.
الحل طويل الأمد واضح جدًا: تحتاج برامج التعليم إلى الإصلاح لتقليص مستوى التخصصات المتعددة التي تتطلبها الشركات إلى المستوى الجامعي.
هذا شيء يدرسه خبراء الصناعة والأوساط الأكاديمية لعدد من السنوات. في عام 2019 ، اجتمعت ندوة ضمت 50 خبيرًا في الكم من الولايات المتحدة وأوروبا في جامعة كاليفورنيا لمناقشة القضية وصاغت تقريرًا يبحث في الوضع الحالي لبرامج تعليم علوم وهندسة المعلومات الكمية (QISE). كان أحد أوجه القصور الرئيسية التي تم تسليط الضوء عليها في التقرير هو عدم التوافق بين درجات التعليم العالي ومتطلبات الصناعة.
بالنسبة لشركة مثل (Cambridge Quantum) ، فإن هذه المتطلبات هي في الغالب تقنية. يذكر (Duncan) أيضًا إمكانية التعلم عبر الإنترنت والتدريب المهني أثناء ظهور أدوات جديدة ، مثل أول شهادة مطور كمومي لشركة (IBM) ، لمساعدة المتعلمين على النهوض.
ولكن بعيدًا عن الحاجة إلى الموظفين الذين يعرفون كيفية بناء ومعالجة الكمبيوتر الكمومي ، فإن الصناعة الآن تتوسع أيضًا لتشمل المؤسسات التي ليست كمومية بطبيعتها ولكنها مع ذلك مهتمة باكتشاف ما يمكن أن تفعله التكنولوجيا لتحسين نموذج أعمالهم.
هناك أيضًا ، يوضح إيفان أوستوجيك ، الشريك في شركة ماكينزي للاستشارات التقنية ، أن هناك بعض الثغرات في المواهب كامنة ، وسيتعين سدها.
يقول أوستوجيك لـ (ZDNet): “في الوقت الحالي ، تقوم الكثير من الشركات بتجربة الحوسبة الكمومية لمعرفة كيف يمكنهم استخراج قيمة أو تعلم قيمة”. “سيحتاجون إلى ما نسميه مترجمي الأعمال ، الذين يحتاجون إلى فهم عميق للأعمال ونوع المشاكل التي يحاولون حلها والتي لا يمكن حلها باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية”.
“في الوقت نفسه ، سيحتاجون إلى إتقان تقنيات الكم ، ومعرفة أنظمة الكم قيد التطوير ومدى نضجها. ستحتاج الشركات إلى أشخاص يعرفون كلا الجانبين من المعادلة ، والأعمال التجارية والكم”.
من المحتمل أن يتطلب فهم كيف يمكن أن يعزز الكم الكفاءات للبنوك مرشحًا لديه بعض المعرفة بالتمويل. قد تحتاج شركة تصميم المواد التي تبحث في أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى كيميائي. تعد المعرفة الأساسية بفيزياء الجسيمات مفيدة لمعرفة ما إذا كانت تقنيات الكم يمكن أن تساعد في اكتشاف القوانين الأساسية للطبيعة.
يمكن أيضًا حل هذه الفجوة على المستوى الجامعي ، في شكل تخصصات مزدوجة تجمع بين الكم والتخصص – ولكن من المرجح أن تأخذ الشركات على عاتقها تطوير المواهب في وقت مبكر للتأكد من أن الموظفين يفهمون مشاكلهم التجارية المحددة ، و كيف يمكن الرد عليها باستخدام الحوسبة الكمومية.
يبدو أن بعض الشركات الأكثر تفكيرًا قد فهمت ما هو على المحك. على سبيل المثال ، أنشأت شركة جيه بي مورغان المصرفية العملاقة ، التي كانت تبحث منذ فترة طويلة عن إمكانات أجهزة الكمبيوتر الكمومية للتطبيقات المالية ، برنامجًا صيفيًا مشتركًا مصممًا كتدريب داخلي للطلاب المسجلين في درجة الماجستير أو الدكتوراه.
تشمل متطلبات الوظيفة شهادة في علوم الكمبيوتر أو الرياضيات أو الهندسة أو العلوم ، بالإضافة إلى خبرة في خوارزميات وتطبيقات الحوسبة الكمية ؛ والمرشحون الناجحون موعودون بفرصة التعاون في البحث لتطوير حلول كمية للمشاكل التي تواجهها الفرق الداخلية.
واحدة من أكثر المزايا الجذابة التي تظهر في إعلان الوظيفة؟ يمكن للمرشحين الأفضل أداءً توقع عرض بدوام كامل في الشركة.
بالنسبة لعمالقة مثل جي بي مورغان ، من المرجح أن تؤتي الإستراتيجية ثمارها. مع الخبراء المدربين من مرحلة مبكرة لمعرفة كيف يمكن تكييف الحوسبة الكمومية لاحتياجات الشركة ، تضع الشركة نفسها للنجاح في المستقبل.
بالنسبة للشركات الأصغر ، قد يصبح التنافس على المواهب الكمية مشكلة وجودية. يوضح إيتامار سيفان ، الرئيس التنفيذي لشركة (Quantum Machines) ، أن التحدي ملموس أكثر بالفعل. يقول سيفان لـ (ZDNet): “قبل بضع سنوات ، كان من السهل التوظيف في كل مكان”. “لكن المجال ينتقل الآن من الأوساط الأكاديمية إلى الصناعة ، ومع نمو الصناعة ، لا يمكن للأكاديميين مواكبة ذلك.
ويتابع قائلاً: “في بلدان مثل الولايات المتحدة ، حيث توجد كل الشركات متعددة الجنسيات والعديد من الشركات الناشئة ، يدفع الجميع رؤوسهم إلى نفس مجموعة المواهب”.
بات البحث عن مرشحين كميين في الولايات المتحدة أمرًا صعبًا الآن ، كما يتابع سيفان ، الذي لا يتوقع أن يخف الموقف خلال السنوات القليلة المقبلة.
ومع استعداد الشركات للتنافس على الباحثين عن عمل المؤهلين كمياً في المستقبل القريب ، فقد يكون الآن هو الوقت المناسب لبدء الدراسة.
المصدر:
https://www.zdnet.com/article/quantum-computings-next-challenge-finding-quantum-developers-and-fast
