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La educación cuántica debe expandirse para capacitar a la próxima fuerza laboral. Este artículo explica algunos programas educativos actuales que existen.

By kenna hughes-castleberry publicado el 05 de mayo de 2023

La computación cuántica es un campo de estudio emergente que tiene el potencial de revolucionar la forma en que procesamos la información. Sin embargo, el desarrollo de la computación cuántica aún se encuentra en sus primeras etapas y requiere un alto nivel de experiencia para realizarse por completo. Por lo tanto, la educación en computación cuántica es crucial para que los países desarrollados y en desarrollo se pongan al día y aprovechen su potencial. En este artículo, discutimos la importancia de usar la educación cuántica para nivelar el campo de juego, y damos algunos ejemplos de grupos clave de educación cuántica dentro del ecosistema actual. Como existen muchos más programas educativos cuánticos, esta lista no es una representación precisa de las oportunidades que los estudiantes tienen para aprender en este espacio, sino que destaca algunos programas clave.

Los países en desarrollo enfrentan desafíos únicos en lo que respecta a la educación cuántica. En primer lugar, es posible que estos países no tengan los mismos recursos y financiación que los países desarrollados, lo que les dificulta establecer centros de investigación o invertir en la infraestructura necesaria. En segundo lugar, pueden carecer de la experiencia necesaria para participar plenamente en la investigación en este campo. Por lo tanto, la educación cuántica puede ayudar a estos países a superar estos desafíos. “Muchos programas de educación cuántica son digitales y se puede acceder a ellos desde cualquier parte del mundo, independientemente de la infraestructura cuántica del país”, explicó Dra. Olivia Carriles, un IBM Quantum investigador y líder norteamericano de IBM Quantum's programa educativo, Kisquito. “Esto ya ha traído exposición y la promesa de nuevas y emocionantes oportunidades de carrera y aprendizaje para personas que de otro modo no estarían al tanto de su existencia. Al poner tanto en línea, ya no necesita tener acceso a los privilegios de una escuela elegante o un laboratorio costoso para aprender física cuántica de forma práctica”. Lanes ha discutido previamente la importancia de la educación cuántica en un artículo para Científico americano.

Este tipo de aprendizaje también puede ayudar a los países en desarrollo a cerrar la brecha tecnológica con los países desarrollados. “Las oportunidades de educación virtual internacional y el acceso virtual a las computadoras cuánticas sin duda podrían ayudar a nivelar el campo de juego”, afirmó. Gaby Meis y Ali Warshay de QubitxQubit, un programa de educación cuántica sin fines de lucro. "Sabemos que los recursos disponibles para los estudiantes aún varían increíblemente según el lugar donde se encuentre, pero los programas como el nuestro están destinados a ser un trampolín para estudios avanzados en universidades o industrias".

La computación cuántica tiene el potencial de alterar varias industrias, y los países desarrollados ya están invirtiendo fuertemente en investigación y desarrollo en esta área. Sin embargo, los países en desarrollo también pueden ponerse al día invirtiendo en educación e investigación en este campo. “Los programas educativos cuánticos están llegando a todos los países del mundo y hay un aumento en el interés por aceptar trabajos relacionados con la computación cuántica tanto en países desarrollados como en vías de desarrollo”, explicó. Shraddha Shankar Aangiras, el fundador del programa de educación cuántica Quetzal. Dado que los cursos cuánticos se ofrecen predominantemente en línea, creo que el campo de juego ya se está equilibrando”. Al hacerlo, pueden crear nuevas oportunidades para sus economías e industrias y posicionarse como líderes en computación cuántica.

Incluso en países desarrollados como los EE. UU. o el Reino Unido, todavía falta la educación cuántica. Como explicó Lanes, "La fuerza laboral cuántica todavía está muy poco desarrollada en los EE. UU., y sin una exposición más amplia, este problema no se resolverá en el corto plazo". Esto crea enormes problemas para las empresas de computación cuántica y los programas de investigación que buscan llenar sus equipos con candidatos calificados.

Para Lanes, la falta de educación cuántica es un problema más general que solo el ecosistema cuántico. “En cuanto a la educación en general, creo firmemente que la educación cuántica es buena para STEM en general”, agregó. “Nos hemos convertido en una sociedad tan dependiente y dependiente de la ciencia y la tecnología, pero muy pocas personas realmente las entienden (Carl Sagan dijo esto primero, estoy parafraseando). Con el auge de la IA, la cuántica y otras tecnologías, nos encontramos en un lugar precario en el que muchos deberán utilizar estas tecnologías, pero el desarrollo está solo en manos de unos pocos”.

Mirando diferentes programas de educación cuántica

Para abordar estos problemas en la educación cuántica, Lanes, Meis, Warshay, Aangiras y muchos otros en todo el mundo han ayudado a crear varios programas de aprendizaje para enseñar los conceptos básicos de la computación cuántica, tratando de cerrar la brecha laboral. Esto, a su vez, brinda a personas de todo el mundo la oportunidad de desarrollar habilidades específicas y hacerlos más empleables para futuras vacantes laborales. En países como India, donde el mercado laboral está extremadamente restringido, la educación cuántica puede brindar a muchos estudiantes una ventaja para encontrar un trabajo dentro del país, ya que el ecosistema cuántico de la India está creciendo significativamente, pero también puede buscar en otro lado si el individuo lo desea.

Lanes ayuda a liderar el programa de educación cuántica Qiskit respaldado por IBM Quantum. Este programa es uno de los programas educativos más utilizados y permite a los estudiantes obtener certificados y calificaciones en diferentes aspectos de la computación cuántica. “Creo que Qiskit es único porque no solo es una excelente herramienta educativa de código abierto, sino que también es una herramienta de investigación de vanguardia”, agregó Lanes. "Es excelente para todos los niveles de aprendizaje, desde personas que recién comienzan sus viajes cuánticos hasta investigadores expertos en el campo que prueban un nuevo experimento". Debido a su amplia accesibilidad, tanto los estudiantes individuales como las empresas que quieran implementar estrategias cuánticas pueden aprender de este plan de estudios. Como explicó Lanes, “Hay muchas maneras de aprovechar estos programas. Por ejemplo, las personas pueden usar el libro de texto Qiskit y la serie de YouTube para mejorar sus habilidades, y las empresas/socios pueden enviar delegados a las escuelas de verano que luego pueden traer los conocimientos recién adquiridos a su empresa. Creo que todos los recursos gratuitos son cruciales para un mayor desarrollo del ecosistema cuántico porque permite tanto a las empresas como a las personas la capacidad de aprender material que antes estaba encerrado detrás de las puertas de la educación superior. Por una inversión inicial muy pequeña, puede abrir las puertas a la tecnología del futuro”.

Otros como Meis y Warshay están de acuerdo en que la educación cuántica requiere poca inversión inicial. Su programa, QubitxQubit, utiliza la tecnología de computación cuántica de IBM Quantum para enseñar a una audiencia más específica. “Qubit by Qubit se enfoca en lo que definimos como 'Early Learner'”, afirmaron Meis y Warshay. "La mayor parte de nuestro trabajo se centra en la educación secundaria y universitaria y el desarrollo de la fuerza laboral, pero también hemos tenido maestros, jubilados y personas en la fuerza laboral que son nuevos en cuántica y buscan una introducción accesible".

Como Meis y Warshay, junto con el equipo de QubitxQubit, se dirigen a estudiantes con menos experiencia en informática o ciencias, quieren asegurarse de que su programa sea lo más accesible posible. Explican que “sabemos que la mayoría de los libros de texto y otros recursos no están al nivel en el que los estudiantes se sientan seguros para sumergirse de inmediato; por lo tanto, la estructura de la programación virtual en vivo con laboratorios de grupos pequeños realmente ayuda a marcar la diferencia para nuestros estudiantes. Por encima de todo, nuestro objetivo es servir a los estudiantes que están subrepresentados en STEM, ya sean personas de origen étnico o de género minoritario, de primera generación o que se identifiquen con otro entorno subrepresentado en STEM, y aquellos que de otro modo no tendrían acceso a oportunidades como esta. , lo que significa un alcance de base y conocer a los estudiantes donde están: aulas, organizaciones comunitarias y en línea”. Con estudiantes en la fase de "aprendizaje temprano", Meis y Warshay creen que cualquiera puede aprovechar su programa de educación cuántica. “La computación cuántica es un campo tan interdisciplinario, y las habilidades desarrolladas en los programas de educación cuántica son universalmente transferibles a otros campos y carreras, ya sea para especialistas en marketing o científicos cuánticos. Para las personas que pueden pensar que la computación cuántica es demasiado desafiante o compleja para comenzar, tenemos muy pocos requisitos previos, si es que los hay. ¡Los alentaría a ponerse en contacto con QubitxQubit para explorar qué oportunidades tendrían más sentido para comenzar! [Si tiene preguntas sobre los programas de QubitxQubit, comuníquese con cuántico@the-cs.org]. "

Otros, como Aangiras, han desarrollado programas de educación cuántica más localizados. Como explicó Aangiras: “Quetzal es un acelerador de carreras de computación cuántica para estudiantes universitarios en India. Estaremos capacitando a 2,000 estudiantes de pregrado en todo India en computación cuántica, con el objetivo de capacitarlos y mejorar su empleabilidad. Estamos aceptando a todos los estudiantes de STEM, ya que creemos que es esencial que conozcan la tecnología del futuro. Este programa será único al proporcionar a los 100 mejores estudiantes pasantías en computación cuántica, que los ayudarán a aumentar sus habilidades y empleabilidad en cuántica. Ya tenemos nuestro primer socio y también estamos en conversaciones con algunas otras empresas. Estas empresas recibirán a nuestros pasantes y están emocionadas de ver a más estudiantes ingresar a la industria cuántica”. Dado que la India se enfrenta actualmente a una gran escasez de puestos de trabajo, Aangiras y otros creen que la computación cuántica puede ayudar a ofrecer oportunidades más competitivas y atractivas para la creciente fuerza laboral de la India. Aunque Aangiras todavía está en la escuela secundaria, cree que un programa de educación cuántica más amplio y localizado puede ser beneficioso para su comunidad. ” Dado que la cuántica es tan interdisciplinaria, cualquier persona en STEM puede ingresar y contribuir inmensamente. Los programas de educación cuántica también tienen mucha física, matemáticas e informática integradas, por lo que las personas también pueden beneficiarse de una mejor comprensión de estos campos, incluso si no se dedican a la computación cuántica”, agregó.

A diferencia de Queztal, Microsoft Azul cuántico educación programa es más técnico y se centra específicamente en el lenguaje de computación cuántica de Q#. “La gente puede explorar el hardware cuántico de forma gratuita con Azure Quantum como parte de nuestro programa de créditos cuánticos”, afirmó. Dra. Krysta Svore, distinguido ingeniero y vicepresidente de Advanced Quantum Development, dentro Cuántica de Microsoft. “Estos programas educan sobre la computación cuántica y generan conocimiento de la tecnología para su uso en futuras carreras”. Con un enfoque más técnico, el programa de educación cuántica de Microsoft está dirigido a estudiantes más avanzados con carreras cuánticas específicas en mente. Como declaró Svore: “Todo el talento es fundamental para un futuro impulsado por la tecnología cuántica y la estrategia cuántica global de Microsoft se mejora con la ayuda de todo el mundo. Las universidades asociadas aprovechan el lenguaje de programación cuántica de Microsoft, Q#, y su kit de desarrollo asociado para educar a la próxima generación de ingenieros y científicos informáticos.

Aunque la computación cuántica aún se está desarrollando, muchos programas y organizaciones de educación cuántica están aprovechando este retraso para capacitar a la próxima fuerza laboral cuántica, de modo que cuando sea el momento, la industria pueda expandirse aún más.

Kenna Hughes-Castleberry es redactora de Inside Quantum Technology y comunicadora científica en JILA (una asociación entre la Universidad de Colorado Boulder y el NIST). Sus ritmos de escritura incluyen tecnología profunda, tecnología cuántica e inteligencia artificial. Su trabajo ha aparecido en Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica y más.