Что? Где? Кванты! В музее «Атом» прошел «Урок цифры»

Путь к изменениям в технологиях начинается с простого любопытства и умения задавать правильные вопросы. 14 апреля в музее «Атом» прошел открытый «Урок цифры»: школьники отметили Всемирный квантовый день игрой «Квантовые знатоки».

Встреча в «Атоме» — центральное мероприятие всероссийского проекта «Урок цифры» автономной некоммерческой организации «Цифровая экономика». «Росатом» — партнер проекта.

«Уроку цифры» исполнилось пять лет. Предыдущие темы — «Как устроен квантовый компьютер», «Город будущего: как квантовые технологии меняют нашу жизнь» и «Путешествие в микровселенную: квантовые вычисления и медицина будущего» (все материалы для учителей, тренажеры и видеолекции для школьников есть на урокцифры.рф). В этом году тема — «Как кодить на квантах».

Обычные программы на квантовом компьютере запустить не получится, так что специальность квантового программиста крайне актуальна, отметил заместитель министра просвещения Андрей Корнеев. «Сегодня в мире развернулось настоящее квантовое соревнование, важным участником которого является наша страна. Россия — одна из трех стран, у которых есть квантовые вычислители на всех четырех приоритетных мировых платформах», — добавил он.

В «Атом» пришли 150 учеников московских физмат-лицеев. Онлайн подключились 100 школ в регионах. Урок начался с небольшого фильма: в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС» школьники узнают об устройстве квантового компьютера на сверхпроводниках и о квантовых вентилях — команде или элементе, которые меняют состояние кубита. Об обычных вентилях всем рассказывали на информатике, показывали таблицы истинности: «не», «и», «или»… А теперь минутка просвещения. Бит — это наименьшая единица информации в обычных компьютерах. Он может принимать два значения: 1 или 0. То есть для описания достаточно одной цифры. Кубит же может находиться в суперпозиции, то есть принимать оба значения одновременно. Поэтому для описания кубита недостаточно одной цифры, для этого используют векторы. Квантовые вентили преобразуют кубиты по определенному закону, и для этого очень удобно использовать матрицы. В математике умножение вектора на матрицу изменяет вектор. Но это математика — в инженерии вентили реализуются более сложно. Самые важные квантовые вентили — NOT (инвертирует состояние кубита), вентиль Адамара H (создает суперпозицию) и CNOT (запутывает два кубита между собой).

После фильма школьники сразились в интеллектуальной игре «Квантовые знатоки». Вел ее заместитель директора департамента коммуникаций «Росатома», капитан команды клуба «Что? Где? Когда?» Константин Рудер. Ответы комментировала директор дизайн-центра квантового проектирования МИСиСа Наталья Малеева. Среди очных участников победила команда школы-интерната им. Колмогорова МГУ, среди подключившихся онлайн — команда школы № 4 в городе Родники Ивановской области.

Вопрос из игры «Квантовые знатоки»

В квантовой физике есть явление туннелирования: объект проходит сквозь барьер, который по классическим законам преодолеть не может. В мировой литературе есть персонаж, который сделал (вернее, сделала) то же самое. Ее имя знают все, правда, теперь оно больше ассоциируется с помощником, у которого найдется все. Назовите имя персонажа.

Екатерина Солнцева
Директор по квантовым технологиям «Росатома»

— За первую неделю квантовый урок прошли 1,5 млн школьников. В России и во всем мире квантовые вычислители развиваются стремительно, и создание полезного софта для квантовых компьютеров — актуальная задача. Но тех, кто понимает, как писать программный код для квантовых компьютеров, крайне мало. По оценкам аналитиков, к 2030 году потребуется около 250 тыс. таких специалистов. Наш квантовый урок приглашает молодых людей в мир технологий будущего.