Inside Quantum Technology's "Inside Scoop:" Quantum en Quantum Education

Quantumcomputing is een opkomend studiegebied dat de potentie heeft om een ​​revolutie teweeg te brengen in de manier waarop we informatie verwerken. De ontwikkeling van kwantumcomputing bevindt zich echter nog in de kinderschoenen en vereist een hoog niveau van expertise om volledig te worden gerealiseerd. Onderwijs in kwantumcomputing is daarom van cruciaal belang voor zowel ontwikkelde als ontwikkelingslanden om de achterstand in te halen en het potentieel ervan te benutten. In dit artikel bespreken we het belang van het gebruik van kwantumonderwijs om het speelveld gelijk te trekken, en geven we enkele voorbeelden van belangrijke kwantumonderwijsgroepen binnen het huidige ecosysteem. Aangezien er veel meer kwantumonderwijsprogramma's zijn, is deze lijst geen nauwkeurige weergave van de mogelijkheden die studenten hebben om in deze ruimte te leren, maar worden in plaats daarvan enkele belangrijke programma's belicht.

Ontwikkelingslanden staan ​​voor unieke uitdagingen als het gaat om kwantumonderwijs. Ten eerste beschikken deze landen mogelijk niet over dezelfde middelen en financiering als ontwikkelde landen, waardoor het voor hen moeilijker wordt om onderzoekscentra op te richten of te investeren in de noodzakelijke infrastructuur. Ten tweede missen ze misschien de expertise die nodig is om volledig deel te nemen aan onderzoek op dit gebied. Daarom kan kwantumonderwijs deze landen helpen deze uitdagingen het hoofd te bieden. "Veel kwantumonderwijsprogramma's zijn digitaal en zijn overal ter wereld toegankelijk, ongeacht de kwantuminfrastructuur van het land", legt uit Dokter Olivia Laneseen IBM Quantum onderzoeker en de Noord-Amerikaanse leider voor IBM Quantum's educatief programma, Kiskit. “Dit heeft al geleid tot bekendheid en de belofte van nieuwe, opwindende carrière- en leermogelijkheden voor mensen die anders niet van hun bestaan ​​op de hoogte zouden zijn. Door zoveel online te zetten, hoef je niet langer toegang te hebben tot de privileges van een chique school of duur laboratorium om kwantumfysica hands-on te leren.” Lanes besprak eerder het belang van kwantumonderwijs in een artikel voor Wetenschappelijke Amerikaan. 

Dit soort leren kan ontwikkelingslanden ook helpen de technologische kloof met ontwikkelde landen te overbruggen. "Internationale mogelijkheden voor virtueel onderwijs en virtuele toegang tot kwantumcomputers kunnen zeker helpen om het speelveld gelijk te trekken", aldus Gabby Meis en Ali Warshay van QubitxQubit, een kwantumonderwijsprogramma zonder winstoogmerk. "We weten dat de beschikbare middelen voor studenten nog steeds ongelooflijk variëren, afhankelijk van waar je je bevindt, maar programma's zoals de onze zijn bedoeld als opstap naar geavanceerde studies aan universiteiten of industrieën."

Quantumcomputing heeft het potentieel om verschillende industrieën te ontwrichten, en ontwikkelde landen investeren al zwaar in onderzoek en ontwikkeling op dit gebied. Ontwikkelingslanden kunnen echter ook een inhaalslag maken door te investeren in onderwijs en onderzoek op dit gebied. "Kwantumonderwijsprogramma's bereiken alle landen over de hele wereld en er is een enorme belangstelling voor het aannemen van kwantumcomputinggerelateerde banen in zowel ontwikkelde als ontwikkelingslanden", legt uit Shraddha Shankar Aangiras, de grondlegger van het kwantumonderwijsprogramma Quetzal. Nu kwantumcursussen overwegend online worden aangeboden, denk ik dat het speelveld al gelijk begint te worden.” Door dit te doen, kunnen ze nieuwe kansen creëren voor hun economieën en industrieën, en zichzelf positioneren als leiders in kwantumcomputing.

Zelfs in ontwikkelde landen als de VS of het VK ontbreekt kwantumonderwijs nog steeds. Zoals Lanes uitlegde: "Het kwantumpersoneel is nog steeds erg onderontwikkeld in de VS, en zonder bredere bekendheid zal dit probleem niet snel worden opgelost." Dit levert enorme problemen op voor kwantumcomputingbedrijven en onderzoeksprogramma's die hun teams willen vullen met gekwalificeerde kandidaten.

Voor Lanes is het gebrek aan kwantumonderwijs een algemener probleem dan alleen het kwantumecosysteem. "Wat het onderwijs als geheel betreft, geloof ik ten zeerste dat kwantumonderwijs goed is voor STEM in het algemeen", voegde ze eraan toe. “We zijn een samenleving geworden die zo afhankelijk en afhankelijk is van wetenschap en technologie, maar toch begrijpen zo weinig mensen ze echt (Carl Sagan zei dit als eerste, ik parafraseer). Met de opkomst van AI, kwantum- en andere technologieën bevinden we ons op een precaire plek waar deze technologieën door velen zullen moeten worden gebruikt, maar ontwikkeling is slechts in handen van weinigen.”

Kijkend naar verschillende kwantumonderwijsprogramma's

Om deze problemen in kwantumonderwijs aan te pakken, hebben Lanes, Meis, Warshay, Aangiras en vele anderen over de hele wereld geholpen bij het opzetten van verschillende leerprogramma's om de basisprincipes van kwantumcomputing te onderwijzen, in een poging de kloof tussen het personeelsbestand te overbruggen. Dit geeft op zijn beurt mensen van over de hele wereld de kans om specifieke vaardigheden te ontwikkelen en ze beter inzetbaar te maken voor toekomstige vacatures. In landen als India, waar de arbeidsmarkt extreem beperkt is, kan kwantumonderwijs veel studenten een voordeel geven bij het vinden van een baan in het land, aangezien het kwantumecosysteem van India aanzienlijk groeit, maar kijk ook elders als het individu dat wil.

Lanes helpt bij het leiden van het Qiskit-kwantumonderwijsprogramma dat wordt ondersteund door IBM Quantum. Dit programma is een van de meest gebruikte educatieve programma's en stelt studenten in staat om certificaten en kwalificaties te behalen in verschillende aspecten van quantum computing. "Ik denk dat Qiskit uniek is omdat het niet alleen een geweldige, open-source, educatieve tool is, maar ook een state-of-the-art onderzoekstool", voegde Lanes eraan toe. "Het is geweldig voor leerlingen van alle niveaus, van mensen die net aan hun kwantumreis beginnen tot deskundige onderzoekers in het veld die een nieuw experiment uitproberen." Vanwege de brede toegankelijkheid kunnen zowel individuele studenten als bedrijven die kwantumstrategieën willen implementeren, leren van dit curriculum. Zoals Lanes uitlegde: “Er zijn veel manieren om deze programma's te benutten. Individuen kunnen bijvoorbeeld het Qiskit-handboek en de YouTube-serie gebruiken om zichzelf bij te scholen, en bedrijven/partners kunnen afgevaardigden naar zomercursussen sturen die vervolgens de nieuw verworven kennis terugbrengen naar hun bedrijf. Ik denk dat alle gratis middelen cruciaal zijn voor de verdere ontwikkeling van het kwantumecosysteem, omdat het zowel bedrijven als individuen de mogelijkheid biedt om materiaal te leren dat voorheen achter de deuren van het hoger onderwijs was opgesloten. Voor een zeer kleine initiële investering kun je deuren openen naar toekomstige technologie.”

Anderen, zoals Meis en Warshay, zijn het erover eens dat kwantumonderwijs weinig initiële investeringen vereist. Hun programma, QubitxQubit, maakt gebruik van de kwantumcomputingtechnologie van IBM Quantum om een ​​meer gericht publiek te onderwijzen. "Qubit by Qubit richt zich op wat wij definiëren als de 'Early Learner'", aldus Meis en Warshay. "Het grootste deel van ons werk concentreert zich op middelbare school en niet-gegradueerde opleiding en personeelsontwikkeling, maar we hebben ook leraren, gepensioneerden en mensen in het personeelsbestand gehad die nieuw zijn in quantum en op zoek zijn naar een toegankelijke introductie."

Aangezien Meis en Warshay zich samen met het QubitxQubit-team richten op studenten met minder computer- of wetenschappelijke achtergrond, willen ze ervoor zorgen dat hun programma zo toegankelijk mogelijk is. Ze leggen uit: “We weten dat de meeste leerboeken en andere bronnen niet van het niveau zijn waarop studenten zich zelfverzekerd voelen om er meteen in te duiken – dus de structuur van live, virtueel programmeren met kleine groepslabs helpt echt een verschil te maken voor onze studenten. Bovenal streven we ernaar om studenten te dienen die ondervertegenwoordigd zijn in STEM, of het nu gaat om individuen met een minderheidsgeslacht of etnische achtergrond, eerste generatie, of om zich te identificeren met een andere achtergrond die ondervertegenwoordigd is in STEM, en degenen die anders misschien geen toegang hebben tot kansen zoals deze , wat betekent outreach en ontmoeting met studenten waar ze zijn: klaslokalen, maatschappelijke organisaties en online. Met studenten in de 'early learner'-fase geloven Meis en Warshay dat iedereen kan profiteren van hun kwantumonderwijsprogramma. "Quantumcomputing is zo'n interdisciplinair veld en de vaardigheden die in kwantumonderwijsprogramma's worden ontwikkeld, zijn universeel overdraagbaar naar andere gebieden en carrières, of het nu gaat om marketeers of kwantumwetenschappers. Voor mensen die misschien denken dat kwantumcomputing te uitdagend of te complex is om aan de slag te gaan, hebben we weinig of geen vereisten. Ik zou ze willen aanmoedigen om contact op te nemen met QubitxQubit om te onderzoeken welke kansen het meest logisch zijn om mee aan de slag te gaan! [Voor vragen over de programma's van QubitxQubit kunt u contact opnemen met kwantum@the-cs.org].”

Anderen, zoals Aangiras, hebben meer gelokaliseerde kwantumonderwijsprogramma's ontwikkeld. Zoals Aangiras uitlegde: “Quetzal is een kwantumcomputing-carrièreversneller voor niet-gegradueerde studenten in India. We zullen 2,000 niet-gegradueerde studenten opleiden India in kwantumcomputing, met als doel hen bij te scholen en hun inzetbaarheid te verbeteren. We accepteren alle STEM-studenten, omdat we geloven dat het essentieel is dat ze toekomstige technologie kennen. Dit programma zal uniek zijn door de top 100 studenten te voorzien van quantum computing-stages, die hen zullen helpen hun vaardigheden en inzetbaarheid in quantum te vergroten. We hebben onze eerste partner al en zijn ook in gesprek met enkele andere bedrijven. Deze bedrijven zullen onze stagiaires ontvangen en zijn verheugd om te zien dat meer studenten in de kwantumindustrie terechtkomen.” Aangezien India momenteel met een gigantisch tekort aan banen wordt geconfronteerd, geloven Aangiras en anderen dat quantumcomputing kan helpen om concurrerendere en aantrekkelijkere kansen te bieden aan de groeiende beroepsbevolking van India. Hoewel Aangiras zelf nog op de middelbare school zit, gelooft ze dat een meer gelokaliseerd en breder kwantumonderwijsprogramma gunstig kan zijn voor haar gemeenschap. ” Omdat kwantum zo interdisciplinair is, kan iedereen in STEM meedoen en enorm bijdragen. In kwantumonderwijsprogramma's is ook veel natuurkunde, wiskunde en informatica geïntegreerd, dus individuen kunnen ook profiteren van een beter begrip van deze velden, zelfs als ze geen kwantumcomputing nastreven, "voegde ze eraan toe.

In tegenstelling tot Queztal, Microsoft's Azuurblauwe kwantum onderwijs programma is technischer en richt zich specifiek op de kwantumcomputertaal van Q#. "Mensen kunnen gratis kwantumhardware verkennen met Azure Quantum als onderdeel van ons Quantum Credits-programma", aldus Dr Krysta Svore, vooraanstaande ingenieur en vice-president van Advanced Quantum Development, binnen Microsoft Kwantum. "Deze programma's leren over quantum computing en bouwen kennis op van de technologie voor gebruik in toekomstige carrières." Met een meer technische benadering is het kwantumonderwijsprogramma van Microsoft gericht op meer gevorderde studenten met specifieke kwantumloopbanen in gedachten. Zoals Svore zei: “Alle talent is cruciaal voor een door kwantum aangedreven toekomst en de wereldwijde kwantumstrategie van Microsoft wordt verbeterd met hulp van over de hele wereld. Partneruniversiteiten maken gebruik van de kwantumprogrammeertaal Q# van Microsoft en de bijbehorende ontwikkelingskit om de volgende generatie computeringenieurs en wetenschappers op te leiden.

Hoewel kwantumcomputing nog steeds in ontwikkeling is, profiteren veel kwantumonderwijsprogramma's en -organisaties van deze vertraging om het volgende kwantumpersoneel op te leiden, zodat de industrie, wanneer de tijd daar rijp voor is, nog meer kan uitbreiden.

Kenna Hughes-Castleberry is een stafschrijver bij Inside Quantum Technology en de Science Communicator bij JILA (een samenwerkingsverband tussen de University of Colorado Boulder en NIST). Haar schrijfstijlen omvatten deep tech, kwantumtechnologie en AI. Haar werk is gepubliceerd in Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica en meer.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
• Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
• Bron: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-quantum-education/