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

Quantum computing is een wetenschappelijk veld dat belooft bepaalde problemen veel sneller op te lossen dan de computers die we vandaag de dag gebruiken. Terwijl traditionele computers informatie verwerken met behulp van bits die ofwel een nul of een één zijn, gebruiken quantumcomputers quantum bits, of qubits, die in een complexere staat kunnen bestaan waardoor ze vele mogelijkheden tegelijkertijd kunnen verkennen. Het bouwen van deze machines is echter ongelooflijk moeilijk, en het schrijven van de software die hen vertelt wat ze moeten doen is nog moeilijker. De software moet de kloof overbruggen tussen de vreemde natuurwetten die de hardware beheersen en de praktische problemen die mensen willen oplossen, zoals het ontwerpen van nieuwe medicijnen of het optimaliseren van de verkeersdoorstroming. Omdat de technologie nog jong is en de mensen die eraan werken uit veel verschillende achtergronden komen — variërend van natuurkundigen tot zakelijke bestuurders — is er een risico dat de software wordt gebouwd voor de verkeerde mensen of op een manier die te verwarrend is om te gebruiken.

Om dit probleem aan te pakken, zetten een team van onderzoekers zich in om precies te begrijpen wie de gebruikers van quantumsoftware zullen zijn en wat zij van deze software nodig hebben. Ze begonnen niet met het schrijven van code of het bouwen van machines. In plaats daarvan behandelden ze het probleem als een ontwerpuitdaging, waarbij ze eerst vroegen wie de gebruikers zijn voordat ze besloten wat ze gingen bouwen. Ze brachten een groep experts samen en interviewden beoefenaars in het vakgebied om gedetailleerde profielen, bekend als persona's, te maken van de verschillende soorten mensen die met deze technologie zullen interageren. Deze profielen zijn niet alleen lijsten met functietitels; het zijn verhalen die beschrijven wat elke persoon wil bereiken, welke beperkingen zij ervaren en hoeveel technische details zij nodig hebben om hun werk te kunnen doen.

De onderzoekers voerden hun werk uit in twee hoofdfasen. Eerst brachten ze een groep van tien experts samen tijdens een gespecialiseerd seminar om de toekomst van het vakgebied te bespreken. Deze experts bekeken de technologie in drie tijdskaders: de korte termijn, waarbij machines klein en beperkt zijn; de middellange termijn, wanneer ze groter en betrouwbaarder worden; en de lange termijn, wanneer ze volledig schaalbaar zijn. Uit deze discussies identificeerden zij een breed scala aan potentiële gebruikers. Ze zagen dat in de nabije toekomst nieuwsgierige zakelijke leiders en studenten kleine experimenten willen uitproberen, terwijl wetenschappers tools nodig hebben om fysieke systemen te simuleren. Naarmate de technologie volwassen wordt, voorspelden zij dat er ingenieurs nodig zullen zijn om veel kleine quantumcomputers met elkaar te verbinden, en dat materiaalkundigen de machines zullen gebruiken om nieuwe verbindingen te ontdekken.

Om te controleren of deze expertvoorspellingen overeenkwamen met de realiteit, spraken de onderzoekers vervolgens rechtstreeks met elf beoefenaars tijdens een grote conferentie. Dit waren mensen die momenteel aan quantumsoftware werkten in zowel universiteiten als bedrijven. De interviews bevestigden veel van de ideeën van de experts, maar onthulden ook nieuwe nuances. Zo beschreven de beoefenaars zakelijke gebruikers niet alleen als nieuwsgierige beginners, maar als winstgedreven besluitvormers die moeten weten of een quantumoplossing geld zal besparen of gegevens zal beschermen, zonder dat zij de complexe wiskunde erachter hoeven te begrijpen. Ze benadrukten ook de rol van overheidscontractanten, die strikte beveiligingsregels hebben en geen software kunnen gebruiken die werkt als een "black box" waarbij de interne werking verborgen blijft.

Door de inzichten van de experts en de beoefenaars te combineren, synthetiseerde het team elf verschillende persona's die het huidige en toekomstige landschap van quantumsoftwaregebruikers vertegenwoordigen. Deze omvatten zakelijke gebruikers die hoogwaardige resultaten willen, vroege gebruikers die nieuwe technologie willen integreren, en overheidscontractanten die gericht zijn op beveiliging. Aan de wetenschappelijke kant zijn er onderzoekers, natuurkundigen en chemici die theorieën willen testen en complexe moleculen willen simuleren. Er zijn ook de bouwers van de technologie zelf, zoals platformontwikkelaars die de tools creëren die anderen gebruiken, en algoritmeontwerpers die uitzoeken hoe ze de machines efficiënt kunnen laten draaien. Ten slotte zijn er de ingenieurs die het zware werk doen om de quantumcomputers aan te sluiten op de rest van de computerinfrastructuur ter wereld.

De studie toonde aan dat deze verschillende groepen zeer verschillende behoeften hebben wat betreft de mate van detail die zij willen zien. Sommige gebruikers, zoals zakelijke leiders, geven er de voorkeur aan om ver weg te blijven van de technische specificaties en willen alleen een duidelijk antwoord op hun probleem. Anderen, zoals de ingenieurs die de systemen bouwen, moeten elk detail van hoe de machine werkt kunnen zien om deze correct te laten draaien. De onderzoekers realiseerden zich dat één enkel softwaretool niet iedereen kan tevredenstellen. In plaats daarvan heeft het vakgebied behoefte aan een verscheidenheid aan interfaces en talen, elk afgestemd op een specif kind type gebruiker. Net zoals een timmerman een hamer gebruikt en een chirurg een scalpel, kan een zakelijk bestuurder een eenvoudig dashboard nodig hebben terwijl een natuurkundige een complexe programmeeromgeving nodig heeft.

Dit werk suggereert dat de toekomst van quantumsoftware afhangt van het erkennen van deze verschillen. Als ontwikkelaars tools bouwen die te technisch zijn voor een zakelijke gebruiker, zal die gebruiker niet in staat zijn ze te gebruiken. Als ze tools bouwen die te simpel zijn voor een ingenieur, zal de machine niet efficiënt draaien. De onderzoekers stellen voor dat door deze persona's als gids te gebruiken, de gemeenschap software kan creëren die betekenisvol en nuttig is voor iedereen die erbij betrokken is. Zij zien deze lijst van gebruikersprofielen niet als een definitief antwoord, maar als een startpunt voor de gemeenschap om hun begrip van voor wie zij bouwen te blijven verfijnen. Naarmate de technologie groeit, zullen deze profielen helpen ervoor te zorgen dat de software evolueert op een manier die dient aan de werkelijke behoeften van de mensen die het zullen gebruiken, in plaats van alleen aan de capaciteiten van de machines zelf.