Inside Quantum Technology “Inside Scoop:” Giáo dục lượng tử và lượng tử

Điện toán lượng tử là một lĩnh vực nghiên cứu mới nổi có tiềm năng cách mạng hóa cách chúng ta xử lý thông tin. Tuy nhiên, sự phát triển của điện toán lượng tử vẫn đang ở giai đoạn đầu và đòi hỏi trình độ chuyên môn cao để có thể thực hiện đầy đủ. Do đó, giáo dục về điện toán lượng tử là rất quan trọng đối với cả các nước phát triển và đang phát triển để bắt kịp và khai thác tiềm năng của nó. Trong bài viết này, chúng tôi thảo luận về tầm quan trọng của việc sử dụng giáo dục lượng tử để tạo sân chơi bình đẳng, cũng như đưa ra một vài ví dụ về các nhóm giáo dục lượng tử quan trọng trong hệ sinh thái hiện tại. Vì có nhiều chương trình giáo dục lượng tử khác, danh sách này không phải là đại diện chính xác cho các cơ hội mà sinh viên phải học trong không gian này mà thay vào đó nêu bật một số chương trình chính.

Các nước đang phát triển phải đối mặt với những thách thức độc đáo khi nói đến giáo dục lượng tử. Đầu tiên, các quốc gia này có thể không có nguồn lực và kinh phí như các nước phát triển, khiến họ khó thành lập các trung tâm nghiên cứu hoặc đầu tư vào cơ sở hạ tầng cần thiết. Thứ hai, họ có thể thiếu chuyên môn cần thiết để tham gia đầy đủ vào nghiên cứu trong lĩnh vực này. Do đó, giáo dục lượng tử có thể giúp các quốc gia này vượt qua những thách thức này. “Nhiều chương trình giáo dục lượng tử là kỹ thuật số và có thể được truy cập từ mọi nơi trên thế giới, bất kể cơ sở hạ tầng lượng tử của quốc gia đó như thế nào,” giải thích Tiến sĩ Olivia Lanes, An Lượng tử IBM nhà nghiên cứu và Trưởng nhóm Bắc Mỹ cho IBM Quantum's chương trình giáo dục, qiskit. “Điều này đã mang lại sự tiếp xúc và hứa hẹn về những cơ hội học tập và nghề nghiệp mới, thú vị cho những người không biết đến sự tồn tại của chúng. Bằng cách đưa quá nhiều thứ lên mạng, bạn không còn cần phải có quyền truy cập vào các đặc quyền của một trường học ưa thích hoặc phòng thí nghiệm đắt tiền để học vật lý lượng tử thực hành.” Lanes trước đây đã thảo luận về tầm quan trọng của giáo dục lượng tử trong một bài viết cho Người Mỹ khoa học. 

Loại hình học tập này cũng có thể giúp các nước đang phát triển thu hẹp khoảng cách công nghệ với các nước phát triển. “Các cơ hội giáo dục ảo quốc tế và quyền truy cập ảo vào máy tính lượng tử chắc chắn có thể giúp san bằng sân chơi,” tuyên bố Gabbie Meis và Ali Warshay của QubitxQubit, một chương trình giáo dục lượng tử phi lợi nhuận. “Chúng tôi biết các nguồn tài nguyên dành cho sinh viên vẫn rất khác nhau tùy thuộc vào nơi bạn sinh sống, nhưng các chương trình như của chúng tôi nhằm mục đích trở thành bước đệm cho các nghiên cứu nâng cao trong các trường đại học hoặc ngành công nghiệp.”

Điện toán lượng tử có khả năng phá vỡ một số ngành công nghiệp và các nước phát triển đã đầu tư mạnh vào nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, các nước đang phát triển cũng có thể bắt kịp bằng cách đầu tư vào giáo dục và nghiên cứu trong lĩnh vực này. “Các chương trình giáo dục lượng tử đang tiếp cận tất cả các quốc gia trên toàn cầu và ngày càng có nhiều người quan tâm đến việc đảm nhận các công việc liên quan đến điện toán lượng tử ở cả các nước phát triển và đang phát triển,” giải thích Shraddha Shankar Aangiras, người sáng lập chương trình giáo dục lượng tử quetzal. Với các khóa học lượng tử chủ yếu được cung cấp trực tuyến, tôi nghĩ rằng sân chơi đã trở nên bình đẳng rồi.” Bằng cách đó, họ có thể tạo ra những cơ hội mới cho các nền kinh tế và ngành công nghiệp của mình, đồng thời định vị mình là người dẫn đầu trong lĩnh vực điện toán lượng tử.

Ngay cả ở các nước phát triển như Mỹ hay Anh, giáo dục lượng tử vẫn còn thiếu. Như Lanes đã giải thích, “Lực lượng lao động lượng tử vẫn còn rất kém phát triển ở Hoa Kỳ và nếu không có sự tiếp xúc rộng rãi hơn, vấn đề này sẽ không sớm được giải quyết.” Điều này tạo ra những vấn đề lớn cho các công ty điện toán lượng tử và các chương trình nghiên cứu đang tìm cách lấp đầy đội của họ bằng các ứng viên đủ tiêu chuẩn.

Đối với Lanes, việc thiếu giáo dục lượng tử là một vấn đề chung hơn là chỉ hệ sinh thái lượng tử. “Đối với giáo dục nói chung, tôi rất tin rằng giáo dục lượng tử tốt cho STEM nói chung,” cô nói thêm. “Chúng ta đã trở thành một xã hội quá phụ thuộc và phụ thuộc vào khoa học và công nghệ, nhưng lại có rất ít người thực sự hiểu chúng (Carl Sagan đã nói điều này trước, tôi xin diễn giải). Với sự phát triển của AI, lượng tử và các công nghệ khác, chúng ta đang đứng ở một vị trí bấp bênh khi những công nghệ này sẽ cần được nhiều người sử dụng, nhưng sự phát triển chỉ nằm trong tay của một số ít.”

Nhìn vào các chương trình giáo dục lượng tử khác nhau

Để giải quyết những vấn đề này trong giáo dục lượng tử, Lanes, Meis, Warshay, Aangiras và nhiều người khác trên khắp thế giới đã giúp tạo ra các chương trình học tập khác nhau để dạy kiến ​​thức cơ bản về điện toán lượng tử, cố gắng thu hẹp khoảng cách lực lượng lao động. Đổi lại, điều này mang đến cho mọi người từ khắp nơi trên thế giới cơ hội phát triển các kỹ năng cụ thể và giúp họ dễ dàng tuyển dụng hơn cho các cơ hội việc làm trong tương lai. Ở các quốc gia như Ấn Độ, nơi thị trường việc làm cực kỳ hạn chế, giáo dục lượng tử có thể mang lại lợi thế cho nhiều sinh viên khi tìm việc làm trong nước, vì hệ sinh thái lượng tử của Ấn Độ đang phát triển đáng kể, nhưng cũng có thể tìm kiếm ở nơi khác nếu cá nhân đó muốn.

Lanes giúp lãnh đạo chương trình giáo dục lượng tử Qiskit do IBM Quantum hỗ trợ. Chương trình này là một trong những chương trình giáo dục được sử dụng nhiều nhất và cho phép sinh viên đạt được các chứng chỉ và bằng cấp trong các khía cạnh khác nhau của điện toán lượng tử. “Tôi nghĩ Qiskit là duy nhất bởi vì nó không chỉ là một công cụ giáo dục mã nguồn mở tuyệt vời mà nó còn là một công cụ nghiên cứu tiên tiến nhất,” Lanes nói thêm. “Thật tuyệt vời cho mọi cấp độ người học, từ những người mới bắt đầu hành trình lượng tử cho đến những nhà nghiên cứu chuyên nghiệp trong lĩnh vực đang thử một thí nghiệm mới.” Do khả năng tiếp cận rộng rãi của nó, cả sinh viên cá nhân và các công ty muốn thực hiện các chiến lược lượng tử đều có thể học hỏi từ chương trình giảng dạy này. Như Lanes đã giải thích, “Có nhiều cách để tận dụng các chương trình này. Ví dụ: các cá nhân có thể sử dụng sách giáo khoa Qiskit và chuỗi YouTube để nâng cao kỹ năng của bản thân và các công ty/đối tác có thể cử đại biểu đến các trường học hè, những người sau đó có thể mang lại kiến ​​thức mới thu được cho công ty của họ. Tôi nghĩ rằng tất cả các tài nguyên miễn phí đều rất quan trọng cho sự phát triển hơn nữa của hệ sinh thái lượng tử vì nó cho phép cả công ty và cá nhân có khả năng tìm hiểu tài liệu mà trước đây đã bị khóa sau cánh cửa giáo dục đại học. Với khoản đầu tư ban đầu rất ít, bạn có thể mở ra cánh cửa cho công nghệ tương lai.”

Những người khác như Meis và Warshay đồng ý rằng giáo dục lượng tử đòi hỏi ít đầu tư ban đầu. Chương trình của họ, QubitxQubit, sử dụng công nghệ điện toán lượng tử của IBM Quantum để dạy cho nhiều đối tượng được nhắm mục tiêu hơn. “Qubit by Qubit tập trung vào những gì chúng tôi định nghĩa là 'Người học sớm',” Meis và Warshay cho biết. “Hầu hết công việc của chúng tôi tập trung vào giáo dục trung học và đại học và phát triển lực lượng lao động, nhưng chúng tôi cũng có giáo viên, người về hưu và những người trong lực lượng lao động mới làm quen với lượng tử và đang tìm kiếm phần giới thiệu dễ tiếp cận.”

Vì Meis và Warshay, cùng với nhóm QubitxQubit đang nhắm mục tiêu đến những sinh viên có ít nền tảng về máy tính hoặc khoa học, nên họ muốn đảm bảo rằng chương trình của họ dễ tiếp cận nhất có thể. Họ giải thích rằng “Chúng tôi biết rằng hầu hết sách giáo khoa và các tài nguyên khác không ở mức độ mà học sinh cảm thấy tự tin để tiếp thu ngay lập tức - do đó, cấu trúc của chương trình trực tiếp, ảo với các phòng thí nghiệm nhóm nhỏ thực sự giúp tạo ra sự khác biệt cho học sinh của chúng tôi. Trên hết, chúng tôi mong muốn phục vụ những học sinh không được đại diện đúng mức trong STEM, là những cá nhân có nguồn gốc giới tính hoặc dân tộc thiểu số, thế hệ đầu tiên hoặc xác định có nền tảng khác được đại diện ít trong STEM và những người có thể không có cơ hội tiếp cận những cơ hội như thế này , có nghĩa là tiếp cận cơ sở và gặp gỡ sinh viên tại nơi họ đang ở – lớp học, tổ chức cộng đồng và trực tuyến.” Với học sinh trong giai đoạn “học sớm”, Meis và Warshay tin rằng bất kỳ ai cũng có thể tận dụng chương trình giáo dục lượng tử của họ. “Điện toán lượng tử là một lĩnh vực liên ngành và các kỹ năng được phát triển trong các chương trình giáo dục lượng tử có thể chuyển đổi phổ biến sang các lĩnh vực và nghề nghiệp khác, cho dù là dành cho nhà tiếp thị hay nhà khoa học lượng tử. Đối với những người có thể nghĩ rằng tính toán lượng tử quá khó khăn hoặc phức tạp để bắt đầu, chúng tôi có rất ít điều kiện tiên quyết nếu có. Tôi sẽ khuyến khích họ liên hệ với QubitxQubit để khám phá những cơ hội nào sẽ hợp lý nhất để bắt đầu! [Đối với các câu hỏi về các chương trình của QubitxQubit, vui lòng liên hệ với lượng tử@the-cs.org]. ”

Những người khác, như Aangiras, đã phát triển các chương trình giáo dục lượng tử bản địa hóa hơn. Như Aangiras đã giải thích: “Quetzal là một công cụ thúc đẩy sự nghiệp điện toán lượng tử dành cho sinh viên đại học ở Ấn Độ. Chúng tôi sẽ đào tạo 2,000 sinh viên đại học trên khắp Ấn Độ trong điện toán lượng tử, với mục đích nâng cao kỹ năng của họ và cải thiện khả năng được tuyển dụng của họ. Chúng tôi đang chấp nhận tất cả học sinh STEM, vì chúng tôi tin rằng điều cần thiết là các em phải biết công nghệ tương lai. Chương trình này sẽ là duy nhất bằng cách cung cấp cho 100 sinh viên hàng đầu cơ hội thực tập điện toán lượng tử, điều này sẽ giúp họ nâng cao kỹ năng và khả năng được tuyển dụng trong lĩnh vực lượng tử. Chúng tôi đã có đối tác đầu tiên và cũng đang đàm phán với một số công ty khác. Các công ty này sẽ tiếp đón các thực tập sinh của chúng tôi và rất vui khi thấy nhiều sinh viên hơn tham gia vào ngành công nghiệp lượng tử.” Do Ấn Độ hiện đang phải đối mặt với tình trạng thiếu việc làm nghiêm trọng, Aangiras và những người khác tin rằng điện toán lượng tử có thể giúp mang lại nhiều cơ hội cạnh tranh và hấp dẫn hơn cho lực lượng lao động đang phát triển của Ấn Độ. Mặc dù bản thân Aangiras vẫn đang học trung học, nhưng cô ấy tin rằng một chương trình giáo dục lượng tử rộng rãi và cục bộ hơn có thể mang lại lợi ích cho cộng đồng của cô ấy. ” Với lượng tử có tính liên ngành như vậy, bất kỳ ai trong STEM đều có thể tham gia và đóng góp to lớn. Các chương trình giáo dục lượng tử cũng tích hợp rất nhiều môn vật lý, toán học và khoa học máy tính, vì vậy các cá nhân cũng có thể hưởng lợi từ việc nâng cao hiểu biết về các lĩnh vực này, ngay cả khi họ không theo đuổi ngành điện toán lượng tử,” cô nói thêm.

Không giống như Queztal, Microsoft's lượng tử Azure giáo dục chương trình mang tính kỹ thuật hơn, tập trung cụ thể vào ngôn ngữ tính toán lượng tử của Q#. “Mọi người có thể khám phá phần cứng lượng tử miễn phí với Azure Quantum như một phần của Chương trình Tín dụng Lượng tử của chúng tôi,” tuyên bố Tiến sĩ Krysta Svore, kỹ sư ưu tú và phó chủ tịch của Advanced Quantum Development, trong Microsoft lượng tử. “Các chương trình này giáo dục về điện toán lượng tử và xây dựng kiến ​​thức về công nghệ để sử dụng trong nghề nghiệp tương lai.” Với cách tiếp cận mang tính kỹ thuật hơn, chương trình giáo dục lượng tử của Microsoft nhắm đến những sinh viên trình độ cao hơn có tính đến các nghề nghiệp lượng tử cụ thể. Như Svore đã tuyên bố: “Tất cả tài năng đều quan trọng đối với một tương lai sử dụng năng lượng lượng tử và chiến lược lượng tử toàn cầu của Microsoft được thực hiện tốt hơn với sự trợ giúp từ khắp nơi trên thế giới. Các trường đại học đối tác tận dụng ngôn ngữ lập trình lượng tử của Microsoft, Q# và bộ công cụ phát triển liên quan để giáo dục thế hệ kỹ sư máy tính và nhà khoa học tiếp theo.

Mặc dù điện toán lượng tử vẫn đang được phát triển, nhưng nhiều chương trình và tổ chức giáo dục lượng tử đang tận dụng khoảng thời gian trễ này để đào tạo lực lượng lao động lượng tử tiếp theo, để khi thời gian sẵn sàng, ngành có thể mở rộng hơn nữa.

Kenna Hughes-Castleberry là một nhà văn nhân viên tại Inside Quantum Technology và Science Communicator tại JILA (sự hợp tác giữa Đại học Colorado Boulder và NIST). Nhịp điệu viết lách của cô ấy bao gồm công nghệ sâu, công nghệ lượng tử và AI. Tác phẩm của cô đã được đăng trên tạp chí Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica, v.v.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoAiStream. Thông minh dữ liệu Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Đúc kết tương lai với Adryenn Ashley. Truy cập Tại đây.
• Mua và bán cổ phần trong các công ty PRE-IPO với PREIPO®. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-quantum-education/