Informàtica quàntica: els avantatges d’estar preparat per a la quàntica


  • La informàtica quàntica podria tenir beneficis en diferents indústries, com ara la farmacèutica, el desenvolupament d’energies renovables, les finances i la fabricació.
  • Tanmateix, per adoptar plenament aquesta tecnologia, ens hem de centrar en l’educació quàntica i el desenvolupament de la força de treball.
  • Mentre que alguns programes s’estan desplegant per als estudiants i un grapat de mà d’obra, calen més esforços per aconseguir l'”avantatge quàntic”.

La filla de 13 anys d’un amic que visitava el meu lloc de treball, el laboratori de recerca d’IBM a Zuric, semblava desconcertada. Ella sabia que jo treballava en un laboratori d’investigació i jo que treballo amb ordinadors, però els ordinadors que ella coneix normalment no s’assemblen a l’estructura d’aranya que penjava del sostre davant nostre.

No obstant això, és un ordinador, un ordinador quàntic. I encara que algú en la seva adolescència en aquests moments pot ser excusat per no saber què és un ordinador quàntic, m’agradaria molt que això canviés.

La tecnologia de la informàtica quàntica està madurant ràpidament i estem a la vora d’una revolució tecnològica. Els ordinadors quàntics funcionen amb qubits en lloc dels dígits binaris, o bits, molt més coneguts. I mentre que els bits de la nostra electrònica actual només poden tenir el valor d’un 0 o un 1, un qubit pot ser tots dos alhora.

Gràcies a aquesta propietat, entre d’altres, els ordinadors quàntics poden realitzar càlculs més ràpids i precisos que els ordinadors clàssics. Això vol dir que haurien de ser especialment adequats per a tasques que es basen en probabilitats i optimització, com ara crear una nova molècula complexa per desenvolupar un material amb propietats específiques. Pot haver-hi una infinitat de disposicions diferents d’àtoms per formar una molècula, i és increïblement difícil trobar-ne la correcta. Un ordinador quàntic pot examinar ràpidament totes les possibilitats per concentrar-se en els candidats més probables.

Accelerant cap al futur

La capacitat de crear simulacions moleculars notablement ràpides i precises fa que els ordinadors quàntics siguin una eina crucial de nova generació per accelerar el descobriment de nous materials, des de nous fàrmacs fins a panells solars i polímers. De fet, en pocs anys, aquestes màquines haurien de ser capaços d’aconseguir l’anomenat “avantatge quàntic”, és a dir, ser millors que els ordinadors tradicionals en una tasca concreta i pràctica.

Però la pregunta és, un cop arribin a aquest important llindar, el món estarà preparat per a aquestes màquines? Sabran les empreses com els podria ajudar un ordinador quàntic? Els graduats universitaris en informàtica podran crear un algorisme quàntic? I existirà la infraestructura necessària per donar suport a centenars, o fins i tot milers, d’aquestes noves màquines?

“Hem de preparar el món quàntic avui centrant-nos en l’educació i el desenvolupament de la força de treball”.

Alessandro Curio, IBM

Si aconseguíssim un avantatge quàntic d’aquí uns anys, la resposta a totes aquestes preguntes seria “no”. Encara estem només a l’alba del nostre viatge quàntic. Quan el món sencer comenci a confiar en aquestes màquines, la gent no haurà de conèixer gens la programació quàntica. Simplement triaran l’algoritme adequat d’una biblioteca d’aplicacions quàntiques i treballarà la seva màgia quàntica en segon pla.

Però aquest és el futur. Per arribar-hi, hem de preparar el món quàntic avui centrant-nos en l’educació i el desenvolupament de la força de treball.

Batxillerat quàntic i més enllà

Els nens d’avui haurien d’aprendre sobre els ordinadors quàntics com a part de la seva educació secundària. Abans de triar els seus itineraris professionals, els joves haurien d’aprendre què serà capaç de fer aquesta tecnologia emergent en diferents indústries, com ara el descobriment de materials, el desenvolupament de fàrmacs, les finances, l’exploració espacial i fins i tot la fabricació del proper telèfon intel·ligent.

Més enllà del batxillerat, l’educació en informàtica quàntica hauria de ser molt més diversa del que és avui. Per assegurar-nos que hem entrenat prou talent per crear nous algorismes quàntics i per continuar millorant el programari i el maquinari, hem d’oferir cursos d’informàtica quàntica a un ventall molt més ampli de estudiants universitaris i a aquells que cursen aprenentatges i altres títols i certificats més curts. També hem d’encoratjar les empreses i organitzacions d’avui a començar a tenir més empleats preparats per a la quantitat.

Ja hi ha esforços primerencs tant per educar els estudiants com per a la mà d’obra existent, però n’hi hauria d’haver més. A nivell mundial, no moltes universitats ofereixen cursos de programació quàntica, per exemple. Aquesta bretxa educativa podria afectar seriosament el desenvolupament d’una força de treball preparada per a la quàntica.

Aconseguir una educació

El govern dels Estats Units ha llançat una iniciativa per tal que els alumnes de secundària s’interessin per la ciència de la informació quàntica i la informàtica quàntica. Anomenat el Associació Nacional d’Educació Q-12, l’esforç uneix 15 líders de la conducció quàntica de la indústria i el món acadèmic. La iniciativa compta amb el suport de l’Oficina de Política Científica i Tecnològica de la Casa Blanca i la National Science Foundation (NSF). Aquest últim ja ha promès gairebé 1 milió de dòlars per a diversos esforços educatius de ciència de la informació quàntica (QIS), inclòs el Programa Q2Work per portar els recursos QIS a les aules.

Tot i que només hi ha un petit nombre d’ordinadors quàntics físics al món, inclosos els sistemes IBM a Tòquio i Alemanya, i aviat al Canadà i al Clínica de Cleveland als EUA: tots són accessibles a través del núvol. Això significa que qualsevol persona del món acadèmic o de la indústria, a qualsevol part del món, pot accedir a un ordinador quàntic per aprendre els conceptes bàsics de la programació quàntica.

A IBM, per exemple, hi ha diversos programes educatius centrats en el quàntic que inclouen accés a ordinadors quàntics, suport docent, escoles d’estiu i hackatons. Això inclou QiskitQubit per Qubit’s Introducció a la computació quàntica en col·laboració amb The Coding School i el Educadors quàntics programa, que ofereix als professors i estudiants accés als sistemes quàntics d’IBM a través del núvol.

Aquests esforços són importants. Les escoles i les universitats d’arreu del món han d’abordar juntes la bretxa de l’educació quàntica, establint la propera generació de talent en un curs quàntic des dels seus anys d’adolescència.

Les últimes xifres mostren que el 56% dels nens d’entre 8 i 12 anys de 29 països estan implicats en almenys un dels principals ciberriscos del món: ciberassetjament, addicció als videojocs, comportament sexual en línia o trobades amb desconeguts a la xarxa. .

Utilitzant la plataforma del Fòrum per accelerar el seu treball a nivell mundial, #DQEveryChilduna iniciativa per augmentar el quocient d’intel·ligència digital (DQ) dels nens d’entre 8 i 12 anys, ha reduït l’exposició al ciberrisc en un 15%.

El març de 2019, el Informe d’estàndards globals de DQ 2019 es va llançar, el primer intent de definir un estàndard global per a l’alfabetització, les habilitats i la preparació digitals en els sectors de l’educació i la tecnologia.

Les 8 habilitats de ciutadania digital que cada nen necessita

Imatge: Institut DQ

El nostre Iniciativa del sistema per donar forma al futur dels mitjans de comunicació, la informació i l’entreteniment ha reunit les parts interessades clau per garantir una millor intel·ligència digital per als nens de tot el món. Trobeu més informació sobre DQ Citizenship al nostre Història d’impacte.

Construir una mà d’obra preparada per a quàntics

Pel que fa a l’educació dels adults, actualment només un grapat d’empreses estan invertint en el desenvolupament de la comprensió de les tecnologies quàntiques. Tenint en compte que els ordinadors quàntics poden donar un avantatge a les empreses, molts més haurien de seguir el seu exemple, ja sigui un gegant farmacèutic que busca nous medicaments o una empresa d’energies renovables que intenti crear materials més eficients per als panells solars.

Hi ha moltes possibilitats en què els ordinadors quàntics haurien de poder ajudar, sobretot quan es tracta de trobar la millor opció entre una infinitat de possibilitats: penseu en milers de milions i milers de milions de configuracions per a una nova molècula.

Aquest és el futur, però la investigació d’avui ens hauria d’apropar molt aviat. Perquè el món adquireixi realment tot el potencial de la informàtica quàntica, ens hem de centrar en l’educació quàntica i el desenvolupament de la força de treball. I ho hem de fer ara.