Τον Ιανουάριο, το Skyview High School στη Βιρτζίνια θα γίνει το πρώτο λύκειο στις ΗΠΑ που θα έχει κβαντικό υπολογιστή στις εγκαταστάσεις του. Ο υπολογιστής, που κατασκευάζεται από την εταιρεία κβαντικής υπολογιστικής και ανίχνευσης XeedQ, θα χρησιμοποιηθεί ως εκπαιδευτικό εργαλείο με στόχο να εμπνεύσει τη νέα γενιά των καινοτόμων της κβαντικής τεχνολογίας.
Ο κλάδος της κβαντικής υπολογιστικής βρίσκεται σε φάση ανάπτυξης και τόσο οι κυβερνήσεις όσο και οι ιδιώτες επενδυτές στρέφουν ολοένα και περισσότερο την προσοχή τους σε αυτόν. Ωστόσο, πολλά από τα ηγετικά στελέχη του χώρου συμφωνούν ότι, πέρα από τις επενδύσεις στην κβαντική τεχνολογία, χρειάζεται και συντονισμένη προσπάθεια για την ενίσχυση του ανθρώπινου δυναμικού. Τα δημόσια σχολεία της κομητείας Fairfax (FCPS) στη Βιρτζίνια επιδιώκουν να ανταποκριθούν σε αυτή την πρόκληση, προσφέροντας στους μαθητές λυκείου άμεση πρόσβαση σε έναν λειτουργικό κβαντικό υπολογιστή. Η επόπτρια των FCPS, Michelle Reid, λέει ότι πρόκειται για ένα στοίχημα σε μια επαγγελματική διαδρομή που «αναπτύσσεται εκρηκτικά σε παγκόσμιο επίπεδο» και μπορεί να προετοιμάσει τους μαθητές για μία από τις 800.000 θέσεις εργασίας σχετικές με την κβαντική τεχνολογία που προβλέπεται να δημιουργηθούν μέσα στην επόμενη δεκαετία.
Ο κβαντικός υπολογιστής, που ονομάζεται XQ1, θα περιέχει τέσσερα qubits, δηλαδή τα βασικά δομικά στοιχεία της κβαντικής υπολογιστικής, καθένα από τα οποία θα βασίζεται σε ένα διαμάντι με ειδικά σχεδιασμένες ατέλειες. Αυτοί οι τύποι qubits μπορούν να λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου. Ο Gopalakrishnan Balasubramanian της XeedQ λέει ότι η εταιρεία σχεδίασε το XQ1 —που έχει περίπου το μέγεθος ενός μικρού ψυγείου— ώστε να είναι αρκετά ανθεκτικό για να αντέχει τις συνθήκες μιας σχολικής αίθουσας και να λειτουργεί αδιάκοπα για αρκετά χρόνια. Ο ίδιος αναφέρει ότι το XQ1 θα κοστίζει περίπου 900.000 δολάρια. Η Reid λέει ότι, ακόμη κι έτσι, το κόστος για τα FCPS θα είναι χαμηλότερο από, για παράδειγμα, ένα νέο πρόγραμμα για τη διδασκαλία δεξιοτήτων συγκόλλησης.
Η υπολογιστική ισχύς ενός κβαντικού υπολογιστή συνδέεται με τον αριθμό των qubits του, οπότε το XQ1 δεν θα επιτρέπει στους μαθητές να τρέχουν σύνθετα προγράμματα. Θα τους δίνει, όμως, τη δυνατότητα να αναπτύξουν διαίσθηση για, για παράδειγμα, την πιθανοκρατική φύση των qubits. Οι μαθητές θα μπορούν να δοκιμάζουν πώς η επανειλημμένη προετοιμασία ενός qubit στην ίδια κβαντική κατάσταση, που ισοδυναμεί με το να δίνεις ξανά και ξανά τις ίδιες εισόδους στον κβαντικό υπολογιστή, δεν οδηγεί απαραίτητα πάντα στο ίδιο αποτέλεσμα ή στην ίδια έξοδο όταν το qubit διαβάζεται αργότερα, λέει ο Balasubramanian.
Με αυτόν τον τρόπο, μερικοί από τους πιο θεμελιώδεις τρόπους με τους οποίους οι κβαντικοί υπολογιστές συμπεριφέρονται διαφορετικά από τους συμβατικούς θα γίνουν κατανοητοί στους μαθητές πολύ πριν εγγραφούν στο πανεπιστήμιο και ακολουθήσουν μια αυστηρή, τυπική εκπαίδευση στην κβαντική φυσική, λέει ο ίδιος. Επιπλέον, οι μαθητές θα μπορούν να αλλάζουν τα ηλεκτρομαγνητικά παλμικά σήματα που ελέγχουν τα qubits, καθώς και να μελετούν τις επιπτώσεις του περιβαλλοντικού θορύβου στη λειτουργία τους. Θα εργάζονται σε ομάδες των δύο ή τριών ατόμων και, στη διαδικασία, θα μαθαίνουν τη γλώσσα προγραμματισμού Python.
«Προσδοκούμε ότι οι μαθητές θα εργάζονται απευθείας με το σύστημα και θα παρακολουθούν τη φυσική να εξελίσσεται μπροστά τους», λέει η Reid. Όπως σημειώνει, το XQ1 θα ενταχθεί αρχικά στα μαθήματα μαθηματικών και φυσικής για μαθητές της τελευταίας ή της προτελευταίας τάξης του λυκείου, αλλά το πρόγραμμα σπουδών μπορεί να επεκταθεί τα επόμενα χρόνια. Μαθητές από άλλα σχολεία στην κομητεία Fairfax θα έχουν επίσης την ευκαιρία να έρθουν σε επαφή με το μηχάνημα μέσα από σαββατοκυριακάτικα προγράμματα, λέει. «Οι νέοι μας είναι πολύ ενθουσιασμένοι γι’ αυτό», λέει η Reid.
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
