Know Your Qubits, Know Your Users: Personas for Quantum Software

تعد الحوسبة الكمومية مجالاً علمياً يَعِد بحل مشكلات معينة بسرعة أكبر بكثير من الحواسيب التي نستخدمها اليوم. وبينما تعالج الحواسيب التقليدية المعلومات باستخدام "البتات" (bits) التي تكون إما صفراً أو واحداً، تستخدم الحواسيب الكمومية "البتات الكمومية"، أو "الكيوبتات" (qubits)، والتي يمكن أن توجد في حالة أكثر تعقيداً تسمح لها باستكشاف احتمالات عديدة في وقت واحد. ومع ذلك، فإن بناء هذه الآلات أمر صعب للغاية، والأصعب من ذلك هو كتابة البرمجيات التي تخبر هذه الآلات بما يجب القيام به. يجب أن تجسر البرمجيات الفجوة بين القوانين الفيزيائية الغريبة التي تحكم الأجهزة وبين المشكلات العملية التي يرغب الناس في حلها، مثل تصميم أدوية جديدة أو تحسين تدفق حركة المرور. ولأن هذه التكنولوجيا لا تزال في مهدها، ولأن الأشخاص العاملين فيها يأتون من خلفيات متنوعة — تتراوح من الفيزيائيين إلى التنفيذيين في مجال الأعمال — فهناك خطر من أن يتم بناء البرمجيات للأشخاص الخطأ أو بطريقة تكون معقدة للغاية في الاستخدام.

ولمعالجة هذا التحدي، شرع فريق من الباحثين في فهم من سيستخدم البرمجيات الكمومية بالضبط وما الذي يحتاجونه منها. لم يبدأوا بكتابة الكود أو بناء الآلات، بل تعاملوا مع المشكلة كتحدٍ في التصميم، حيث سألوا عن ماهية المستخدمين قبل اتخاذ قرار بشأن ما سيتم بناؤه. لقد جمعوا مجموعة من الخبراء وأجروا مقابلات مع الممارسين العاملين في هذا المجال لإنشاء ملفات تعريف مفصلة، تُعرف باسم "الشخصيات" (personas)، لأنواع مختلفة من الأشخاص الذين سيتفاعلون مع هذه التكنولوجيا. هذه الملفات ليست مجرد قوائم بالمسميات الوظيفية؛ بل هي قصص تصف ما يريد كل شخص تحقيقه، وما هي القيود التي يواجهها، وكم من التفاصيل التقنية يحتاج لرؤيتها للقيام بعمله.

أجرى الباحثون عملهم في مرحلتين رئيسيتين. أولاً، جمعوا مجموعة من عشرة خبراء في ندوة متخصصة لمناقشة مستقبل هذا المجال. نظر هؤلاء الخبراء إلى التكنولوجيا في ثلاثة أطر زمنية: المدى القصير، حيث تكون الآلات صغيرة ومحدودة؛ والمدى المتوسط، حيث تصبح أكبر وأكثر موثوقية؛ والمدى الطويل، عندما تصبح قابلة للتوسع بالكامل. ومن خلال هذه المناقشات، حددوا نطاقاً واسعاً من المستخدمين المحتملين. فقد رأوا أنه في المستقبل القريب، سيرغب قادة الأعمال الفضوليون والطلاب في تجربة تجارب صغيرة، بينما سيحتاج العلماء إلى أدوات لمحاكاة الأنظمة الفيزيائية. ومع نضوج التكنولوجيا، توقعوا أن المهندسين سيكونون مطلوبين لربط العديد من الحواسيب الكمومية الصغيرة معاً، وأن علماء المواد سيستخدمون الآلات لاكتشاف مركبات جديدة.

وللتحقق مما إذا كانت توقعات الخبراء هذه تتطابق مع الواقع، تحدث الباحثون بعد ذلك مباشرة مع أحد عشر ممارساً في مؤتمر رئيسي. كان هؤلاء أشخاصاً يعملون حالياً على البرمجيات الكمومية في كل من الجامعات والشركات. وقد أكدت المقابلات العديد من أفكار الخبراء ولكنها كشفت أيضاً عن تفاصيل دقيقة جديدة. فعلى سبيل المثال، وصف الممارسون مستخدمي الأعمال ليس فقط كمبتدئين فضوليين، بل كصناع قرار مدفوعين بالربح يحتاجون لمعرفة ما إذا كان الحل الكمومي سيوفر المال أو يحمي البيانات، دون الحاجة لفهم الرياضيات المعقدة وراء ذلك. كما سلطوا الضوء على دور مقاولي الحكومة، الذين لديهم قواعد أمنية صارمة ولا يمكنهم استخدام برمجيات تعمل كـ "صندوق أسود" حيث تكون الآليات الداخلية مخفية.

ومن خلال الجمع بين رؤى الخبراء والممارسين، قام الفريق بتوليف إحدى عشرة شخصية متميزة تمثل المشهد الحالي والمستقبلي لمستخدمي البرمجيات الكمومية. وتشمل هذه الشخصيات مستخدمي الأعمال الذين يريدون نتائج رفيعة المستوى، والمتبنين الأوائل الذين يتطلعون لدمج التكنولوجيا الجديدة، ومقاولي الحكومة الذين يركزون على الأمن. وعلى الجانب العلمي، هناك الباحثون والفيزيائيون والكيميائيون الذين يرغبون في اختبار النظريات ومحاكاة الجزيئات المعقدة. وهناك أيضاً بناة التكنولوجيا نفسها، مثل مطوري المنصات الذين ينشئون الأدوات التي يستخدمها الآخرون، ومصممي الخوارزميات الذين يكتشفون كيفية جعل الآلات تعمل بكفاءة. وأخيراً، هناك المهندسون الذين يتولون العمل الشاق لربط الحواسيب الكمومية ببقية البنية التحتية للحوسبة في العالم.

وجدت الدراسة أن هذه المجموعات المختلفة لديها احتياجات متباينة جداً فيما يتعلق بمقدار التفاصيل التي يرغبون في رؤيتها. فبعض المستخدمين، مثل قادة الأعمال، يفضلون الابتعال تماماً عن التفاصيل التقنية، ويريدون فقط إجابة واضحة لمشكلتهم. بينما آخرون، مثل المهندسين الذين يبنون الأنظمة، يحتاجون لرؤية كل تفصيل حول كيفية عمل الآلة لضمان تشغيلها بشكل صحيح. وأدرك الباحثون أن أداة برمجية واحدة لا يمكنها إرضاء الجميع. بدلاً من ذلك، يحتاج المجال إلى مجموعة متنوعة من الواجهات واللغات، كل منها مصمم خصباً لنوع معين من المستخدمين. تماماً كما يستخدم النجار المطرقة ويستخدم الجراح المشرط، قد يحتاج الرئيس التنفيذي إلى لوحة تحكم بسيطة بينما يحتاج الفيزيائي إلى بيئة برمجة معقدة.

يشير هذا العمل إلى أن مستقبل البرمجيات الكمومية يعتمد على إدراك هذه الاختلافات. فإذا بنى المطورون أدوات تقنية للغاية بالنسبة لمستخدم الأعمال، فلن يتمكن هذا المستخدم من استخدامها. وإذا بنوا أدوات بسيطة للغاية بالنسبة للمهندس، فلن تعمل الآلة بكفاءة. يقترح الباحثون أنه باستخدام هذه الشخصيات كدليل، يمكن للمجتمع إنشاء برمجيات ذات مغزى ومفيدة للجميع. وهم ينظرون إلى قائمة ملفات تعريف المستخدمين هذه ليس كإجابة نهائية، بل كنقطة انطلاق للمجتمع لمواصلة صقل فهمه لمن يبني لهم. ومع نمو التكنولوجيا، ستساعد هذه الملفات في ضمان تطور البرمجيات بطريقة تخدم الاحتياجات الفعلية للأشخاص الذين سيستخدمونها، بدلاً من مجرد قدرات الآلات نفسها.