„Inside Scoop” technologii kwantowej: edukacja kwantowa i kwantowa

Obliczenia kwantowe to nowa dziedzina nauki, która może zrewolucjonizować sposób przetwarzania informacji. Jednak rozwój obliczeń kwantowych jest wciąż na wczesnym etapie i wymaga wysokiego poziomu wiedzy specjalistycznej, aby można go było w pełni zrealizować. Edukacja w zakresie komputerów kwantowych ma zatem kluczowe znaczenie zarówno dla krajów rozwiniętych, jak i rozwijających się, aby nadrobić zaległości i wykorzystać ich potencjał. W tym artykule omawiamy znaczenie korzystania z edukacji kwantowej w celu wyrównania szans, a także podajemy kilka przykładów kluczowych kwantowych grup edukacyjnych w obecnym ekosystemie. Ponieważ istnieje o wiele więcej kwantowych programów edukacyjnych, ta lista nie odzwierciedla dokładnie możliwości, jakie uczniowie mają do nauki w tej przestrzeni, ale zamiast tego podkreśla kilka kluczowych programów.

Kraje rozwijające się stoją przed wyjątkowymi wyzwaniami, jeśli chodzi o edukację kwantową. Po pierwsze, kraje te mogą nie dysponować takimi samymi zasobami i funduszami jak kraje rozwinięte, co utrudnia im zakładanie ośrodków badawczych lub inwestowanie w niezbędną infrastrukturę. Po drugie, może im brakować wiedzy wymaganej do pełnego zaangażowania się w badania w tej dziedzinie. Dlatego edukacja kwantowa może pomóc tym krajom przezwyciężyć te wyzwania. „Wiele programów edukacji kwantowej jest cyfrowych i można uzyskać do nich dostęp z dowolnego miejsca na świecie, niezależnie od infrastruktury kwantowej kraju” — wyjaśnił. Dr Olivia Lanes, IBM Quantum naukowiec i północnoamerykański lider IBM Quantum's program edukacyjny, Qiskit. „To już przyniosło ekspozycję i obietnicę nowych, ekscytujących możliwości kariery i nauki ludziom, którzy inaczej nie byliby świadomi ich istnienia. Umieszczając tak wiele w Internecie, nie musisz już mieć dostępu do przywilejów luksusowej szkoły lub drogiego laboratorium, aby uczyć się fizyki kwantowej w praktyce. Lanes wcześniej omawiał znaczenie edukacji kwantowej w artykule dla Amerykański naukowiec. 

Ten rodzaj uczenia się może również pomóc krajom rozwijającym się wypełnić lukę technologiczną w stosunku do krajów rozwiniętych. „Międzynarodowe możliwości edukacji wirtualnej i wirtualny dostęp do komputerów kwantowych z pewnością mogą pomóc wyrównać szanse” — stwierdził Gabi Meis i Ali Warshay z QubitxQubit, program edukacji kwantowej non-profit. „Wiemy, że zasoby dostępne dla studentów wciąż bardzo się różnią w zależności od tego, gdzie się znajdujesz, ale programy takie jak nasz mają być odskocznią do zaawansowanych studiów na uniwersytetach lub w branżach”.

Obliczenia kwantowe mogą zrewolucjonizować kilka gałęzi przemysłu, a kraje rozwinięte już teraz inwestują znaczne środki w badania i rozwój w tej dziedzinie. Jednak kraje rozwijające się mogą również nadrobić zaległości, inwestując w edukację i badania w tej dziedzinie. „Kwantowe programy edukacyjne docierają do wszystkich krajów na całym świecie, a zainteresowanie podjęciem pracy związanej z komputerami kwantowymi rośnie zarówno w krajach rozwiniętych, jak i rozwijających się” — wyjaśnił Shraddha Shankar Aangiras, twórca programu edukacji kwantowej Quetzal. Ponieważ kursy kwantowe są oferowane głównie online, myślę, że szanse już się wyrównały”. W ten sposób mogą stworzyć nowe możliwości dla swoich gospodarek i branż oraz zająć pozycję lidera w dziedzinie komputerów kwantowych.

Nawet w krajach rozwiniętych, takich jak Stany Zjednoczone czy Wielka Brytania, nadal brakuje edukacji kwantowej. Jak wyjaśnił Lanes: „Siła robocza kwantowa jest nadal bardzo słabo rozwinięta w Stanach Zjednoczonych i bez szerszego ujawnienia problem ten nie zostanie rozwiązany w najbliższym czasie”. Stwarza to ogromne problemy dla firm zajmujących się komputerami kwantowymi i programów badawczych, które chcą obsadzić swoje zespoły wykwalifikowanych kandydatów.

Dla Lanes brak edukacji kwantowej jest problemem bardziej ogólnym niż tylko ekosystem kwantowy. „Jeśli chodzi o edukację jako całość, bardzo wierzę, że edukacja kwantowa jest ogólnie dobra dla STEM” – dodała. „Staliśmy się społeczeństwem tak zależnym i zależnym od nauki i technologii, a jednak tak niewielu ludzi naprawdę je rozumie (Carl Sagan powiedział to jako pierwszy, parafrazując). Wraz z rozwojem sztucznej inteligencji, technologii kwantowych i innych, znajdujemy się w niepewnym miejscu, w którym wielu będzie musiało korzystać z tych technologii, ale rozwój jest w rękach nielicznych”.

Patrząc na różne programy edukacji kwantowej

Aby rozwiązać te problemy w edukacji kwantowej, Lanes, Meis, Warshay, Aangiras i wielu innych na całym świecie pomogli stworzyć różne programy nauczania do nauczania podstaw obliczeń kwantowych, próbując wypełnić lukę w sile roboczej. To z kolei daje ludziom z całego świata możliwość rozwijania określonych umiejętności i zwiększania ich szans na zatrudnienie w przyszłych ofertach pracy. W krajach takich jak Indie, gdzie rynek pracy jest bardzo ograniczony, edukacja kwantowa może dać wielu studentom przewagę w znalezieniu pracy w kraju, ponieważ indyjski ekosystem kwantowy znacznie się rozwija, ale także szukać gdzie indziej, jeśli dana osoba chce.

Lanes pomaga prowadzić program edukacji kwantowej Qiskit wspierany przez IBM Quantum. Ten program jest jednym z najczęściej używanych programów edukacyjnych i umożliwia studentom uzyskanie certyfikatów i kwalifikacji w różnych aspektach obliczeń kwantowych. „Myślę, że Qiskit jest wyjątkowy, ponieważ jest nie tylko świetnym narzędziem edukacyjnym typu open source, ale także najnowocześniejszym narzędziem badawczym” — dodał Lanes. „Jest świetny dla uczniów na wszystkich poziomach, od osób, które dopiero rozpoczynają swoją kwantową podróż, po ekspertów w tej dziedzinie, którzy próbują nowego eksperymentu”. Ze względu na jego szeroką dostępność, zarówno indywidualni studenci, jak i firmy, które chcą wdrożyć strategie kwantowe, mogą uczyć się z tego programu nauczania. Jak wyjaśnił Lanes: „Istnieje wiele sposobów wykorzystania tych programów. Na przykład osoby fizyczne mogą korzystać z podręcznika Qiskit i serii YouTube, aby podnosić swoje kwalifikacje, a firmy/partnerzy mogą wysyłać delegatów do szkół letnich, którzy następnie mogą wnieść nowo zdobytą wiedzę do ich firmy. Myślę, że wszystkie wolne zasoby są kluczowe dla dalszego rozwoju ekosystemu kwantowego, ponieważ pozwalają zarówno firmom, jak i osobom prywatnym na poznanie materiału, który wcześniej był zamknięty za drzwiami szkolnictwa wyższego. Za bardzo niewielką inwestycję początkową możesz otworzyć drzwi do przyszłej technologii”.

Inni, jak Meis i Warshay, zgadzają się, że edukacja kwantowa wymaga niewielkiej inwestycji początkowej. Ich program, QubitxQubit, wykorzystuje technologię obliczeń kwantowych IBM Quantum do nauczania bardziej ukierunkowanej publiczności. „Qubit by Qubit koncentruje się na tym, co określamy mianem „wczesnego ucznia”” — stwierdzili Meis i Warshay. „Większość naszej pracy koncentruje się na edukacji w szkołach średnich i na studiach licencjackich oraz rozwoju siły roboczej, ale mieliśmy też nauczycieli, emerytów i pracowników, którzy są nowicjuszami w dziedzinie kwantowej i szukają przystępnego wprowadzenia”.

Ponieważ Meis i Warshay wraz z zespołem QubitxQubit skupiają się na uczniach z mniejszym wykształceniem informatycznym lub naukowym, chcą mieć pewność, że ich program jest jak najbardziej dostępny. Wyjaśniają, że „Wiemy, że większość podręczników i innych zasobów nie jest na poziomie, na którym uczniowie czują się pewnie, aby od razu się z nimi zapoznać – dlatego struktura wirtualnego programowania na żywo z małymi laboratoriami grupowymi naprawdę pomaga naszym uczniom coś zmienić. Przede wszystkim staramy się służyć uczniom, którzy są niedostatecznie reprezentowani w STEM, należą do osób z mniejszości płciowej lub pochodzenia etnicznego, pierwszego pokolenia lub identyfikują się z innym środowiskiem niedostatecznie reprezentowanym w STEM, a także tych, którzy w inny sposób mogą nie mieć dostępu do takich możliwości , co oznacza oddolne docieranie do uczniów i spotykanie się z nimi tam, gdzie się znajdują – w salach lekcyjnych, organizacjach społecznych i online”. Meis i Warshay uważają, że w przypadku uczniów w fazie „wczesnego ucznia” każdy może skorzystać z ich programu edukacji kwantowej. „Komputery kwantowe to taka interdyscyplinarna dziedzina, a umiejętności rozwijane w programach edukacji kwantowej można powszechnie przenosić na inne dziedziny i kariery, zarówno dla marketerów, jak i naukowców zajmujących się kwantami. Dla ludzi, którzy mogą myśleć, że przetwarzanie kwantowe jest zbyt trudne lub skomplikowane, aby zacząć, mamy bardzo niewiele, jeśli w ogóle, wymagań wstępnych. Zachęcam ich do skontaktowania się z QubitxQubit w celu zbadania, jakie możliwości byłyby najbardziej sensowne na początek! [W przypadku pytań dotyczących programów QubitxQubit skontaktuj się z kwant@the-cs.org]. "

Inni, jak Aangiras, opracowali bardziej zlokalizowane programy edukacji kwantowej. Jak wyjaśnił Aangiras: „Quetzal to akcelerator kariery w dziedzinie informatyki kwantowej dla studentów studiów licencjackich w Indiach. Będziemy szkolić 2,000 studentów na całym świecie Indie w dziedzinie komputerów kwantowych, aby podnieść ich kwalifikacje i zwiększyć ich szanse na zatrudnienie. Przyjmujemy wszystkich studentów STEM, ponieważ uważamy, że znajomość technologii przyszłości jest dla nich niezbędna. Ten program będzie wyjątkowy, ponieważ zapewni 100 najlepszym studentom staże w zakresie informatyki kwantowej, które pomogą im zwiększyć ich umiejętności i szanse na zatrudnienie w dziedzinie kwantowej. Mamy już pierwszego partnera i prowadzimy rozmowy z kilkoma innymi firmami. Firmy te będą gościć naszych stażystów i nie mogą się doczekać, aż więcej studentów wejdzie do branży kwantowej”. Ponieważ Indie borykają się obecnie z gigantycznym niedoborem miejsc pracy, Aangiras i inni uważają, że komputery kwantowe mogą pomóc w zaoferowaniu bardziej konkurencyjnych i atrakcyjnych możliwości dla rosnącej siły roboczej w Indiach. Chociaż sama Aangiras jest jeszcze w szkole średniej, wierzy, że bardziej lokalny i szerszy program edukacji kwantowej może być korzystny dla jej społeczności. „Dzięki temu, że kwant jest tak interdyscyplinarny, każdy w STEM może wejść i wnieść ogromny wkład. Programy edukacji kwantowej zawierają również dużo fizyki, matematyki i informatyki, więc jednostki mogą również skorzystać z lepszego zrozumienia tych dziedzin, nawet jeśli nie zajmują się komputerami kwantowymi” – dodała.

W przeciwieństwie do Queztal, Microsoft Azure Quantum Edukacja program jest bardziej techniczny i koncentruje się w szczególności na języku Q# obliczeń kwantowych. „Ludzie mogą bezpłatnie eksplorować sprzęt kwantowy za pomocą Azure Quantum w ramach naszego programu Quantum Credits” — stwierdził dr Krysta Svore, wybitny inżynier i wiceprezes Advanced Quantum Development, w ramach Microsoftu Quantum. „Programy te uczą o komputerach kwantowych i budują wiedzę na temat technologii do wykorzystania w przyszłej karierze”. Przy bardziej technicznym podejściu program edukacji kwantowej firmy Microsoft jest skierowany do bardziej zaawansowanych studentów z myślą o konkretnych karierach kwantowych. Jak stwierdził Svore: „Wszystkie talenty mają kluczowe znaczenie dla przyszłości napędzanej energią kwantową, a globalna strategia kwantowa firmy Microsoft jest ulepszana dzięki pomocy z całego świata. Uczelnie partnerskie wykorzystują język programowania kwantowego Q# firmy Microsoft i powiązany z nim zestaw programistyczny do kształcenia następnej generacji inżynierów komputerowych i naukowców.

Chociaż komputery kwantowe wciąż się rozwijają, wiele programów i organizacji zajmujących się edukacją kwantową wykorzystuje to opóźnienie do szkolenia następnej siły roboczej kwantowej, tak aby, gdy czas nadejdzie, przemysł mógł się jeszcze bardziej rozwinąć.

Kenna Hughes-Castleberry jest pisarzem w Inside Quantum Technology i Science Communicator w JILA (partnerstwo między University of Colorado Boulder i NIST). Jej rytmy pisania obejmują głęboką technologię, technologię kwantową i sztuczną inteligencję. Jej prace były prezentowane w Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica i nie tylko.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoAiStream. Analiza danych Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• Wybijanie przyszłości w Adryenn Ashley. Dostęp tutaj.
• Kupuj i sprzedawaj akcje spółek PRE-IPO z PREIPO®. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-quantum-education/