автор: Легка Л. В.


Актуальність теми дослідження. Актуальність роботи визначається необхідністю вивчення в закладах загальної середньої освіти основ квантової інформатики як перспективного технологічного напряму, що визначається одним з пріоритетних у багатьох країнах. Ідеться про управління квантовими комп’ютерами, що у майбутньому зможуть значно пришвидшити виконання алгоритмів для розв’язання складних задач оптимізації, моделювання, криптографії тощо.

Постановка проблеми. Значущими складовими мети освіти є всебічний розвиток людини, формування цінностей і компетентностей, необхідних для її успішної самореалізації. Це зумовлює випереджальний і інноваційний характер освіти та необхідність її модернізації на основі системного, методично обґрунтованого упровадження основ квантової інформатики у інформатичну освітню галузь.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. У той час коли розвиток класичних комп’ютерів не припиняється, темпи розвитку квантових технологій набирають обертів, а квантові комп’ютери, що ні в якому разі не усунуть класичні, є реальністю. У багатьох державах світу (США, Китай, країни Євросоюзу та ін.) розвиток квантових технологій підтримується законодавчо та фінансово.

Постановка завдання. Мета дослідження – проаналізувати перспективи, можливості та готовність вивчення квантової інформатики в закладах загальної середньої освіти.
Для досягнення мети були поставлені такі завдання:
1. Узагальнити та систематизувати відомості щодо підготовки фахівців квантової галузі на рівні вищої освіти.
2. Обґрунтувати перспективи та окреслити можливості вивчення основ квантової інформатики старшокласниками.

Виклад основного матеріалу. Систематизовано відомості про навчальні програми дисциплін квантово орієнтованого змісту та підготовку фахівців квантової галузі на різних рівнях вищої освіти у закладах України. Обґрунтовується необхідність пропедевтичного навчання квантових технологій у закладах загальної середньої освіти. Наводяться приклади світової та української практик популяризації квантових технологій серед учнів старшого шкільного віку.

Висновки. 1. Перелік навчальних дисциплін квантово-орієнтованого змісту, а також підготовка фахівців квантової галузі на різних рівнях вищої освіти з кожним навчальним роком набуває поширення, у тому числі й в Україні (починаючи з 2017). 2. Враховуючи перспективи використання квантових технологій, світовий та український досвід їх популяризації на різні аудиторії (серед фахівців, майбутніх фахівців, учнів), попит на спеціалістів квантової галузі, пропонуємо організувати систематизоване навчання основ квантових технологій учнів старшого шкільного віку.

Ключові слова: квантовий комп’ютер, квантові технології, пропедевтичне навчання квантової інформатики, IBM Quantum.


Список використаних джерел

1. Congress.gov. Text - H.R.6227 - 115th Congress (2017-2018): National Quantum Initiative Act. Decemder 21, 2018. Available from: <https://www.congress.gov/bill/115th-congress/house-bill/6227/text>. [21 July 2021].

2. Durst, L, Asfaw, A & Peltz, K 2020. IBM and The Coding School to offer free online quantum computing course for 5,000 students. Available from: <https://www.ibm.com/blogs/research/2020/10/quantum-coding-school/>. [21 July 2021].

3. D-Wave 2021. Quantum Computing Primer. Available from: <https://www.dwavesys.com/tutorials/background-reading-series/quantum-computing-primer>. [21 July 2021].

4. Europen Commition 2021. Austria, Bulgaria, Denmark and Romania join initiative to explore quantum communication for Europe. Available from: <https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/news/austria-bulgaria-denmark-and-romania-join-initiative-explore-quantum-communication-europe>. [21 July 2021].

5. IBM 2021. Quantum for Business. Available from: <https://www.ibm.com/quantum-computing/business/>. [21 July 2021].

6. Panetta, K 2020. The Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies, 2020 highlights 30 technology profiles that will significantly change society and business over the next five to ten years.. Available from: <https://www.gartner.com/smarterwithgartner/5-trends-drive-the-gartner-hype-cycle-for-emerging-technologies-2020/>. [21 July 2021].

7. QTEdu consortium 2021. Competence Framework for Quantum Technologies Version 1.0. Available from: <https://qt.eu/app/uploads/2019/02/Competence_Framework_for_QT_1.0_May2021.pdf>. [21 July 2021].

8. Адамян, ВМ & Завальнюк, ВВ 2020. Квантова інформатика. Робоча програма навчальної дисципліни. Одеський національний університет імені І. І. Мечнікова, Одеса. Доступно: <http://phys.onu.edu.ua/pub/Робочі_програми/Квантова_інформатика_2020.pdf>. [21 липня 2021>.

9. Болеста, ІМ 2016. Квантові комп'ютери та квантові обчислення. Програма вивчення навчальної дисципліни. Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів. Доступно: <https://electronics.lnu.edu.ua/wp-content/uploads/Prog_KKKO-.pdf>. [21 липня 2021>.

10. Глушков, ОВ, Хецеліус, ОЮ, Свинаренко, АА & Буяджи, ВВ 2020. Математичні основи квантового комп’ютингу. Силабус навчальної дисципліни, Одеський державний екологічний університет, Одеса. Доступно: <http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/7710/>. [21 липня 2021>.

11. Гнатенко, Х 2020. ‘Квантові комп’ютери: сьогодення та майбутнє’, Колосок, № 5, с. 2-7. Доступно: <https://e-kolosok.org/khrystyna-hnatenko-neymovirne-u-kvantovomu-sviti/>. [21 липня 2021].

12. Гнатенко, Х. 2020. ‘Неймовірне у квантовому світі’, Колосок, № 4, с. 2-7. Доступно: <https://e-kolosok.org/khrystyna-hnatenko-neymovirne-u-kvantovomu-sviti/>. [21 липня 2021].

13. Гнатенко, ХП, Ткачук, ВМ, Чорнодольський, ЯМ & Самар, МІ 2020. Квантові комп’ютери та квантове програмування. Освітньо-професійна програма. Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів. Доступно: <https://physics.lnu.edu.ua/wp-content/uploads/OP_bak_kvant_comp_2020.pdf>. [21 липня 2021>.

14. Легка, Л, Шокалюк, С & Богуненко, Є 2021. ‘Пропедевтика вивчення квантової інформатики у профільній (старшій) школі’, Фізико-математична освіта, 28(2), 51–56. doi: 10.31110/2413-1571-2021-028-2-009. [21 липня 2021].

15. Майзеліс, ЗО 2017. Сучасні проблеми фізики: квантовий комп’ютер. Робоча програма навчальної дисципліни, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків. Доступно: <http://kaf-theor-phys.univer.kharkov.ua/Robochi%20programy/Rob_pr_navch_dysc_2017-2018/Zag_kursy_PDFs%20for%20Site/Kvantovyy_komputer_2017-18_osv_nauk_prof.pdf>. [21 липня 2021>.

16. Національний інститут стратегічних досліджень 2020. Аналітична доповідь до щорічного Послання Президента України до Верховної Ради України “Про внутрішнє та зовнішнє становище України”, Київ. Доступно: <https://niss.gov.ua/publikacii/poslannya-prezidenta-ukraini/analitichna-dopovid-do-schorichnogo-poslannya-prezidenta-4>. [21 липня 2021].

17. Носов, ВВ 2018. Квантові обчислення і криптографія. Програма навчальної дисципліни, Харківський національний університет внутрішніх справ, Харків. Доступно: <https://lib.univd.edu.ua/?action=predmet&id=107639>. [21 липня 2021>.

18. Пінкевич, ІП, Дмитрук, ІМ, Єщенко, ОА & Кравченко, ВМ 2018. Квантові комп’ютери, обчислення, інформація. Освітньо-наукова програма на здобуття освітнього степеню Магістр, за спеціальністю “104 Фізика та астрономія”, Київський національний університет імені Т. Г. Шевченка, Київ. Доступно: <https://www.phys.univ.kiev.ua/wp-content/uploads/2021/05/onp_magistry_kvant_komp_obch_inf_last_03_12_2018.pdf>. [21 липня 2021>.

19. Пономарьов, ОГ 2020. Квантові технології в комп’ютерній техніці. Силабус навчальної дисципліни, Сумський державний університет, Суми. Доступно: <https://ekt.elit.sumdu.edu.ua/images/PDF_documents/CLBS/3.pdf>. [21 липня 2021>.

20. Семеріков, СО 2020. Квантове програмування. Силабус навчальної дисципліни, Криворізький державний педагогічний університет. Доступно: <https://drive.google.com/file/d/1A2GxCYPl7bnKTUoUuPMFETXVqzHkiSVN/view>. [21 липня 2021>.

21. Ткачук, ВМ, Гнатенко, ХП, Чорнодольський, ЯМ & Самар, МІ 2021. Квантові комп’ютери та квантове програмування. Освітньо-наукова програма, Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів. Доступно: <https://physics.lnu.edu.ua/wp-content/uploads/OP_mag_kvant_comp_1.9_2021.pdf>. [21 липня 2021>.