Quantum computing in STEM education

SPŠE Prešov tradične sleduje inovácie vo vzdelávaní a zahŕňa nové technológie do svojho vzdelávacieho obsahu. V projekte Quantum computing in STEM education spolupracuje 20 vybraných učiteľov z Európy s podporou organizácie Science on Stage Deutschland. A práve učiteľ SPŠE Prešov sa do projektu zapojil. Tvorba obsahu potrvá od februára 2024 do jesene 2025 a záver projektu je očakávaný v lete 2026.

Cieľ projektu je vytvoriť a overiť otvorené vzdelávacie zdroje o kvantových výpočtoch a kvantových výpočtových technológiách. Tieto materiály budú používané žiakmi a učiteľmi STEM predmetov v Európe, s minimálnymi predošlými skúsenosťami v tejto oblasti. Vzdelávacie zdroje budú určené prevažne pre strednú školu.

Digitalizácia je jedna z hlavných priorít EÚ do roku 2030. Kvantová výpočtová technológia má pomôcť prevádzkovať bezpečnú a výkonnú digitálnu infraštruktúru v Európe. Na dosiahnutie tohto cieľa potrebujeme kvalifikovaných inovátorov, technikov, programátorov a tiež používateľov s novými zručnosťami.

Čo bude nové? Multimediálny vzdelávací obsah sa môže použiť sekvenčne v jednom predmete alebo po častiach vo viacerých STEM predmetoch. Začneme so základnými konceptami kvantovej fyziky s praktickými úlohami z optiky. Potom porovnáme klasické a kvantové logické hradlá. Naučíme sa základné kvantové algoritmy, napísané v niekoľkých programovacích jazykoch. Vyskúšame ich na hrách, ktoré nám ukážu výpočtovú výhodu kvantovej technológie. Druhý dôvod pre použitie kvantovej výpočtovej technológie je bezpečnosť. Naučíme sa základy kvantovej kryptografie – bezpečné šifrovanie dát a bezpečný optický komunikačný kanál. Praktické úlohy, ktorých realizácia v škole by bola príliš drahá, budú riešené vo vzdialenom laboratóriu, virtuálnom laboratóriu alebo simuláciou.

Martin Šechný