Физика
Цель проекта - Организация на школьном уровне системы опережающей подготовки кадров для работы в сфере квантовых технологий / квантовой инженерии
От виртуального симулятора до работы с квантовым компьютером
"Всем квантЫ!"
Чего ожидать?
Подобно тому, как программирование вычислительных машин стало из узкоспециализированного вида деятельности общедоступным, так и владение основными элементами квантовой физики может быть вполне достигнуто на школьном уровне. Например, школьниками интересующимися информационными технологиями. С появлением общедоступного квантового процессора IBM появилась уникальная возможность выполнять настоящие физические эксперименты на одном из самых совершенных физических приборов.
Участники смогут испытать возможности квантового компьютера, самостоятельно спланировать квантовый эксперимент и перейти к проектированию эскизов систем на основе квантовых технологий
Участники смогут испытать возможности квантового компьютера, самостоятельно спланировать квантовый эксперимент и перейти к проектированию эскизов систем на основе квантовых технологий
Квантовые технологии – потенциально революционное поле научно-технической деятельности. В последние годы возникли принципиально новые возможности управления квантовыми состояниями отдельных квантовых систем. Одновременно с этим в индустрии возник значительный интерес к квантовым вычислениям, квантовым коммуникациям и квантовой метрологии. Ведущие IT-компании стали создавать исследовательские центры, которые в короткий срок стали лидерами в области знания
В действительности, понимание физических основ квантовых технологий не требует глубоких специализированных знаний или владения наиболее трудными разделами математики. При этом возможности для пользователей простираются от тестирования элементарных квантовых алгоритмов (что эквивалентно программе Hello World при изучении языка программирования) до проведения научных исследований, которые могут быть опубликованы в ведущих научных журналах. Доступ к процессору при этом происходит по единым правилам для всех. Такая ситуация не имеет прецедентов в истории науки и техники
Целевая аудитория
наставники - преподаватели информационных технологий и физики, а также профессионалы в сфере информационных технологий, интересующиеся проблемами квантовых вычислений
школьники старших классов, интересующиеся информационными технологиями и знающие математику, либо готовые её самостоятельно «подтянуть» в ходе проекта (на уровне операций с векторами и матрицами, и знакомства с комплексными числами)
школьники старших классов, интересующиеся информационными технологиями и знающие математику, либо готовые её самостоятельно «подтянуть» в ходе проекта (на уровне операций с векторами и матрицами, и знакомства с комплексными числами)
Этапы проекта
1
март-апрель 2022 г.
Образовательная программа. Материал будет посвящен наставнической деятельности и предметной области:
- образовательная программа с использованием компьютерного квантового симулятора
- решение простых квантовых задач
2
апрель-май 2022 г.
Отбор. Турнир квантовых решений по итогам образовательной программы «Квантовые игры». Отбор наставников и школьных групп для участия в углубленной очно-дистанционной квантовой школе
3
май-сентябрь 2022 г.
Проведение очно-дистанционной квантовой школы.
Очная часть школы проводится в формате очных погружений (от пяти дней до двух недель), транслируемых в интернете и позволяющих интерактивно участвовать удаленным группам под руководством наставников.
По окончанию школы участникам предстоит экспериментальная реализация квантовых алгоритмов с использованием квантового процессора IBM
Очная часть школы проводится в формате очных погружений (от пяти дней до двух недель), транслируемых в интернете и позволяющих интерактивно участвовать удаленным группам под руководством наставников.
По окончанию школы участникам предстоит экспериментальная реализация квантовых алгоритмов с использованием квантового процессора IBM
4
октябрь-декабрь 2022 г.
Подробно анализируется результат выполнения алгоритмов, причины расхождения между идеальным результатов и реальным экспериментальным результатом. Наиболее продвинутые участники изучают средства квантового программирования Qiskit. Результаты экспериментов обсуждаются на онлайн конференции. Лучшие работы будут представлены на Форуме сетевых исследовательских проектов в декабре 2022 г.
Что будут делать команды в рамках проекта
Наставники и школьники в игровом режиме освоят компьютерный квантовый симулятор (в свободном доступе Virtual Lab by Quantum Flytrap https://lab.quantumflytrap.com). Занятия пройдут в формате let’s play - стрима со студентами физических факультетов и научным сопровождением квантовиков-профессионалов
Затем участники потренируются в решении простых квантовых задач, например, как генерировать и диагностировать перепутанные двухкубитовые состояния, как приготовить трехчастичное перепутанное состояние, как преобразовать перепутанные двухкубитовые состояния друг в друга, как представить вентиль CZ через вентиль CNOT и вентили Адамара.- Лучшие наставники и группы будут приглашены в углубленную очно-дистанционную квантовую школу, где каждый участник разработает собственный квантовый алгоритм. В качестве квантового алгоритма может быть выбран один из стандартных и легко реализуемых квантовых алгоритмов (сверхплотное кодирование, квантовая телепортация, алгоритмы поиска, квантовые блуждания, коррекция ошибок), или их небольшие модификации для частных случаев
- И, наконец, участники смогут спланировать самостоятельно квантовый эксперимент, используя квантовые симуляторы, и перейти к проектированию эскизов систем на основе квантовых технологий
Команда направления
- Павел ФранцузовРуководитель Проектак.ф.-м.н., заведующий лабораторией теоретической химии Института химической кинетики и горения СО РАН имени В.В. Воеводского
- Илья БетеровРуководитель образовательной программы Проектак. ф.-м. н., старший научный сотрудник ИФП СО РАН, доцент НГУ и НГТУ
- Ирина ФранцузоваМенеджер Проекта
Организаторы проекта
Партнеры проекта
