Quantum computing online

Anotace

„Quantum computing představuje novou éru technologie; není otázkou, zda, ale kdy změní úplně vše.“

Arvind Krishna, CEO společnosti IBM

[1]

Ať už se quantum computingu věnujete, či nikoliv, následující průvodce nejlepšími online kurzy věnovanými oblasti kvantových technologií, od základních až po pokročilé, může být zajímavým doplňkem či způsobem, jak se vzděláváním v této oblasti začít a získat potřebné dovednosti.

Co je quantum computing

Quantum computing je multidisciplinární obor, který spojuje prvky informatiky, fyziky a matematiky, jenž využívá principů kvantové mechaniky k řešení složitých problémů rychleji než klasické počítače. Tento obor zahrnuje jak výzkum hardwaru, tak vývoj aplikací.

Kvantové počítače jsou schopny řešit určité typy problémů rychleji než klasické počítače díky využití kvantově mechanických jevů, jako je superpozice a kvantová interference. Mezi oblasti, ve kterých mohou kvantové počítače nabídnout výrazné zrychlení, patří strojové učení (ML), optimalizace a simulace fyzikálních systémů. Mezi možné případy použití patří optimalizace portfolií ve finančnictví nebo simulace chemických systémů, tedy taková řešení problémů, která jsou v současné době neřešitelná i pro nejvýkonnější superpočítače na trhu.

[3]

Proč studovat quantum computing

Quantum computing je technologií 21. století, která má potenciál způsobit revoluci v odvětvích jako je kryptografie, farmaceutický průmysl, umělá inteligence, finance ad. Stále více zaměstnavatelů v uvedených odvětvích proto považuje dovednosti v oblasti kvantových technologií za ty nejdůležitější. Technologičtí lídři jako IBM, Google nebo Amazon dnes investují miliardy dolarů do jejich rozvoje a očekává se, že globální trh s těmito technologiemi dosáhne do roku 2030 hodnoty 125 miliard dolarů.

Porozumění kvantovým principům se tak stává jednou z nejdůležitějších dovedností budoucí technologických odborníků. Přitom řada společností se stále potýká s nedostatkem zkušených kvantových inženýrů, výzkumníků a softwarových vývojářů.

[1]

Výhody online studia quantum computingu

Jelikož většina zájemců o studium quantum computingu není součástí univerzitního fyzikálního programu ani nepracuje ve výzkumné laboratoři, je online vzdělávání v této oblasti jedním z nejúčinnějších způsobů, jak vstoupit do kvantového světa. Online kurzy jsou tak výborným začátkem hned z několika důvodů, které však z převážné většiny platí obecně:

1. Přístupnost: výuku můžete absolvovat odkudkoli, stačí mít počítač a připojení k internetu.
2. Flexibilita: kurzy nabízí možnost individuálního tempa.
3. Cenová dostupnost: široký výběr kvalitních kurzů je k dispozici zdarma nebo za cenu nižší než 100 dolarů.
4. Praktické dovednosti: k práci s kvantovými simulátory nejsou potřeba žádné laboratorní materiály.
5. Vylepšení životopisu: mnoho kurzů nabízí certifikáty, které uznávají zaměstnavatelé, výzkumné laboratoře i univerzity.

[1]

Na co se při výběru kurzu zaměřit

1. Je kurz pro začátečníky, nebo pokročilé?

U kurzů pro začátečníky nejsou vyžadovány předchozí znalosti a stačí zde pouze základní středoškolská matematika.

Pokročilé kurzy pak obvykle zahrnují témata jako kvantové algoritmy, opravy kvantových chyb či systémy s mnoha částicemi, a navíc předpokládají znalost lineární algebry nebo kvantové fyziky.

2. Nabízí kurz praktické zkušenosti s reálnými kvantovými nástroji?

Nejpokročilejší kurzy poskytují přístup ke skutečným nástrojům pro kvantové programování. Jde například o tyto:

• Qiskit: open-source framework pro kvantové programování vyvinutý společností IBM.
• Cirq: nástroj společnosti Google zaměřený na algoritmy pro éru NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum).
• Amazon Braket: platforma AWS umožňující spouštění hybridních algoritmů v prostředí quantum computingu. Ta navíc spolupracuje s různými typy kvantového hardwaru, což z ní činí nejuniverzálnější nástroj na trhu.

3. Kdo kurz vyučuje a je daný lektor důvěryhodný?

Lektor kurzu by měl mít praktické zkušenosti nebo akademickou kvalifikaci v oblasti quantum computingu. Univerzitní učitelé s titulem Ph.D., kteří působí v průmyslu nebo vyučují na univerzitě, obvykle poskytují komplexnější a spolehlivější informace.

Při ověřování kvality lektorů se zaměřte na to, zdali jsou členy předních institucí, jako např. MIT, Caltech nebo IBM Research, jestli publikují v oblasti quantum computingu a také zda se pravidelně věnují praktickým aspektům v oblasti softwaru nebo hardwaru. Jejich znalosti by měly přesahovat teoretickou rovinu a měly by být též obeznámeni s aktuálními požadavky na trhu práce.

4. Je kurz zaměřen projektově a lze v něm získat certifikát?

Získání certifikátu po absolvování kurzu vám může pomoci při hledání zaměstnání, stáže nebo pozice ve výzkumu.

Kurzy zaměřené na projektovou výuku, vyžadující realizaci miniprojektů, závěrečných úkolů nebo řešení otevřených problémů mohou však být dokonce přínosnější, jelikož vám pomohou vytvořit si vlastní portfolio prací, předvést své dovednosti potenciálním zaměstnavatelům nebo se připravit na technické pohovory.

Vždy hledejte kurzy, které nabízejí integraci s GitHubem, nebo otevřené programovací úlohy, jež napodobují reálné kvantové úkoly.

5. Mohu studovat vlastním tempem?

Dokončení i základních kurzů zaměřených na quantum computing může trvat 10 až 20 hodin v závislosti na vaší předchozí úrovni znalostí. Při výběru kurzu si zjistěte, zda si v něm můžete zvolit vlastní tempo studia nebo je-li vedený lektorem s pevně stanovenými termíny, jestli obsahuje pravidelné kvízy nebo hodnocené úkoly od spolužáků a také jaký je doporučený čas pro studium týdně. Následně si vyberte takový, který odpovídá vašemu časovému rozvrhu i stylu učení.

Kvalitní kurz quantum computingu by měl jít daleko za hranice teorie, měl by být promyšleně sestavený, odborně vedený a zaměřený na reálné výzvy, které studenty připraví na současný trh práce v oblasti kvantových technologií.

Mají-li kvantové kurzy skutečně naplnit svůj účel, musí nabízet vyváženou kombinaci obtížnosti, odborného vedení, laboratorních cvičení, jasné struktury, včasné zpětné vazby a realistického časového rozvrhu – a také certifikát, který má skutečnou hodnotu.

[1]

„Abychom naplno využili potenciál této technologie, potřebujeme milion odborníků vzdělaných v oblasti quantum computingu.“

Dr. Krysta Svore, generální manažerka Microsoft Quantum

[1]

Vybrané online kurzy pro studium quantum computingu

1. Quantum Information & Computation (IBM Quantum Learning)
2. Get started with Azure Quantum (Microsoft Quantum)
3. Quantum Computing (org)
4. Quantum Mechanics for Scientists and Engineers (Stanford Online)
5. Amazon Braket Quantum Application Development (AWS Skill Builder)

[1][2]

Online platformy nabízející kurzy zaměřené na quantum computing

Pro vzdělávání v oblasti quantum computingu lze využít také přední online vzdělávací platformy, nabízející kurzy mnoha světových univerzit i technologických společností:

• Coursera
• edX
• Udemy
• Future Learn

[1][2]

Jak začít a dál pokračovat

1. Vyberte si kurz, který odpovídá vaší současné úrovni znalostí.
2. Pravidelně trénujte své dovednosti prostřednictvím programovacích úloh a kvantových simulátorů.
3. Vytvořte si e-portfolio, které můžete prezentovat na platformách, jako jsou GitHub a LinkedIn.
4. Pokračujte ve vzdělávání prostřednictvím blogů, podcastů a diskusí v online komunitách.
5. Hledejte příležitosti, kde budete moci nabité dovednosti uplatnit v praxi.

[1]

Quantum computing ve škole

Otázkou zůstává, kdy začít s výukou quantum computingu na středních, a dokonce základních školách, jak ji začlenit do stávajícího vzdělávání a zda máme učitele, kteří by tuto oblast na těchto školách učili a celkově zastřešili. Právě některý z online kurzů zabývající se danou problematikou může být jak pro učitele, tak i pro žáky vstupní branou a způsobem, jak se odrazit od pomyslného kvantového dna.