Квантовата технология включва магнитни сензори, атомни часовници и квантови компютри, чиято разработка, според някои специалисти, ще отнеме поне десетилетие, преди да ги направи подходящи за комерсиална употреба.

Привържениците на квантовата технология смятат, че тези устройства ще предизвикат промяна на технологичната парадигма, тъй като квантовата механика позволява изключително прецизни измервания и нов начин за компютрите да работят с числата.

Много индустрии също очакват, че ще се възползват от очакваната революция на квантовите компютри. Фармацевтичните компании и производителите на електрически превозни средства започват да изследват използването на квантови компютри в химически симулации за откриване на лекарства или разработване на батерии.

Смята се, че квантовите компютри симулират по-ефективно и по-точно молекулите, които по своята същност са квантово-механични, дори в сравнение с най-съвременните и най-мощните конвенционални суперкомпютри. 

Разработчици на софтуер, биолози, химици и потребители от много други сфери проучват дали квантовата технология може да подсили тяхната дейност. Едно от основните предизвикателства обаче е липсата на достатъчно подготвени кадри, които да работят в тази сфера, пише списание Nature. 

"Все още има оживен дебат за това как ще се развие технологията. Много хора не искат да влязат в индустрията, докато не видят, че тя е стабилна, но можем ли да я направим стабилна без тях?", казва физикът Оливия Лейнс, която работи като изследовател за IBM в Йорктаун Хайтс, Ню Йорк. 

Университетите вече работят по въпроса 

Бакалавърската степен на Университета на Нов Южен Уелс в Сидни, Австралия, започва да запълва празнотата в квантовото образование извън докторските програми.

Изследването на квантовата механика до голяма степен е в рамките на фундаменталните изследвания от откриването ѝ в началото на 20-и век, попадайки в обхвата на следдипломното обучение. 

Когато квантовите технологии започват да се комерсиализират през 2010 г., индустрията наема предимно изследователи с докторска степен по физика.

Но през последното десетилетие правителствата, включително тези в Австралия, Съединените щати, Обединеното кралство, Китай и Европейския съюз, обещават милиарди долари за развитие на индустрията на квантовите технологии.

Отделно от това са и търговските инвестиции от страна на технологичните компании, като Google, Microsoft, IBM и някои по-малки стартиращи фирми. 

Тъй като индустрията се разраства, бизнесът вече започва да се оплакват от липса на квалифицирани кандидати за работа и недостигът изглежда вероятно ще се задълбочи. 

Наскоро изготвен анализ предполага, че индустрията на квантовите технологии в Австралия може да осигури 19 400 работни места до 2045 г., но според проучване от 2016 г., има само около 5000 докторанти по физика в цялата страна. 

"При положение че обучението по физика често отнема пет или повече години, ние просто не можем да произвеждаме докторски степени достатъчно бързо, за да задоволим нуждите на тази процъфтяваща индустрия“, казва физикът Андреа Морело, който помага за стартирането на бакалавърската програма на UNSW по квантово инженерство.

Вместо това индустрията ще се нуждае предимно от инженери с бакалавърско обучение по подходящи квантови теми, като например как работят хардуерните компоненти и как да напишат подходящ софтуер. 

Еволюцията на квантовата индустрия следва тази на индустрията на компютърните науки през последните 50 години. Работните места в областта на компютрите в Съединените щати са нараснали повече от десет пъти между 1970 г. и 2014 г., според Бюрото за преброяване на населението на САЩ.

В началото на 70-те години много университети създават и разширяват своите бакалавърски програми по компютърни науки в очакване. Индустрията на квантовите технологии ще има нужда от работници с различно образование, за да бъде от полза за обществото. 

"Една технология не може да успее, ако единствените хора, които знаят как да я използват, са с докторска научна степен“, казва Оливия Лейнс.

В отговор на това търсене някои университети започват програми за квантово обучение както на бакалавърско, така и на магистърско ниво. През 2019 г. Саарландският университет в Саарбрюкен, Германия, въведе бакалавърска степен по квантово инженерство, подобна на тази на UNSW, и стартира магистърска програма година по-късно. 

Бакалаврите във Virginia Tech в Блексбърг могат да изберат квантовата и информационната наука като вторична специализация, която беше въведена през 2022 г. 

"Почти всяка седмица научавам за някоя нова програма някъде“, казва квантовият експериментатор Ейбрахам Асфау от квантовия екип на Google в Санта Барбара, Калифорния, който работи за популяризирането на индустрията.  

Какво се изисква от бъдещите квантови инженери?  

Бакалавърските програми имат за цел да обучат инженери, които работят директно с квантови устройства и изискват относително дълбоко разбиране на квантовата механика.

Индустрията се нуждае и от инженери, които да работят с конвенционални технологии, като например криогенните системи, които поддържат квантовите компютри достатъчно студени, за да работят, или оптичните влакна, които свързват отделните устройства. 

"Тези инженери биха могли да се запознаят с квантовата механика в бакалавърски курс или два, които са включени в конвенционална инженерна степен или професионална програма", казва Асфау.

Морело и колегите му изграждат програмата за квантово инженерство на UNSW в рамките на конвенционална степен по електроинженерство. Студентите вземат до голяма степен същия курс като неквантовите инженери, но с допълнителни часове.

Морело казва, че са проектирали програмата така, че завършилите да могат да изберат да работят като конвенционални електроинженери или като квантови специалисти. 

Това обаче налага на учените да преосмислят начина, по който преподават квантовата механика. Кнвенционалният подход идва от гледна точка на теоретичната физика, която се съсредоточава върху разбирането на поведението на идеализирани квантови обекти.

Но за целите на комерсиалното ѝ приложение, тя трябва да бъде насочена към по-практически приложения. 

Ейбрахам Асфау счита тези академични програми като експерименти. През 2020 г. той работи с група академици, за да идентифицира ключовите концепции, необходими за подготовка на студентите за навлизане в квантовата индустрия.  

"Компаниите за квантови компютри помагат за развитието на квантово образование директно. Общите цели на индустрията са да изгради квантови компютри и да разбере как да ги използва.

За постигането на тези цели ще е необходима голяма и разнообразна работна сила, така че е в интерес на компаниите да помогнат за обучението на тази работна сила.", казва още Асфау.  

Компаниите предлагат ресурси на преподавателите в бакалавърските програми. Както Qiskit на IBM, така и Cirq на Google са софтуерни пакети с отворен код, които всеки може да използва и надгражда. 

Все още не е ясно как квантовата технология може да донесе търговска стойност. В много отношения тя все още изглежда като решение, търсещо проблем.

Квантовите комуникации, например, като създаване и доставяне на криптиращи ключове, кодирани в единични фотони, са теоретично по-сигурни от настоящите криптографски техники. 

Но тези технологии дават смесени резултати на практика и изискват подкрепа от институции, като банки и правителства. Съществуващите квантови компютри все още допускат твърде много грешки, за да могат да изпълняват алгоритми, в които са заложени комерсиални цели.

Прочети още

Виж всички