Квантовая гонка: Ректор МИФИ призвал пересмотреть подходы к образованию, чтобы не проиграть будущее

В рамках проходящего в Москве Глобального цифрового форума состоялась панельная дискуссия «Следующий рубеж вычислений: квантовая эра», на которой выступил ректор МИФИ Владимир Шевченко.

Как отмечалось на сессии, в отличие от многих зрелых цифровых технологий, квантовые вычисления, коммуникации и сенсоры находятся на этапе активного формирования технологических и промышленных экосистем. Это создаёт уникальные перспективы для стран, которые развивают собственные компетенции и инфраструктуру.

Комментируя таблицу, в которой были указаны США и Китай как страны-лидеры квантовой сферы, ректор МИФИ Владимир Шевченко отметил: «Первая мысль, которая меня посещает, когда я на это смотрю: как бы удивились и огорчились творцы квантовой механики, если бы им показали эту картинку». Ректор МИФИ напомнил, что 100 лет назад квантовая механика создавалась преимущественно на немецком языке. «Основные творцы квантовой теории: Эйнштейн, Планк, Гейзенберг, Шредингер, Борн, Зоммерфельд - это всё были физики, говорившие по-немецки. Никаких американских и китайских физиков там не было и близко».

По словам ректора, эта историческая параллель говорит о двух вещах: никогда нельзя почивать на лаврах и думать, что если вы лидер сейчас, вы будете таким же в следующие десятилетия; но с другой стороны, у стран, которые сейчас в квантовой гонке не участвуют или участвуют не на первых ролях, всегда есть хороший шанс себя проявить. Но как реализовать этот шанс? Ключевым фактором успеха в этой гонке, по мнению ректора МИФИ, являются люди. «Хорошая новость состоит в том, что в России каждый год наша земля продолжает рождать большое количество талантливых молодых людей, STEM-ориентированных, которые ни в чём не уступают своим ровесникам, получающим образование в Европе, в Северной Америке и в Азии, прежде всего, в Китае», — сказал Владимир Шевченко.

Но в связи с этим перед системой образования встает важная проблема: как наилучшим образом раскрыть этот потенциал. Владимир Шевченко отметил, что прикладные и инженерные задачи в физике всё больше носят гибридный характер. Классическая фон-неймановская вычислительная архитектура, оставаясь доминирующей, будет сосуществовать с другими аппаратным решениям: где-то это будут квантовые вычисления, где-то нейроморфные системы, где-то аналоговые оптические вычислители или их комбинации.

«Инженерия — это вообще междисциплинарная деятельность по своей природе. И не надо забывать, что квантовые технологии не сводятся только к вычислениям. Есть сенсорика, коммуникация, разработка детекторов для нового поколения фундаментальных физических приборов», — добавил он.

Второй серьёзный вызов, который, по словам главы МИФИ, стоит перед ведущими университетами мира, — это приход систем искусственного интеллекта. Большие языковые модели уже поменяли образовательный ландшафт. «Это развитие просто явочным порядком уничтожило, скажем, обессмыслило такую вещь, как домашнее задание письменное, как написание эссе. Текст или код, написанный нейросетью, уже неотличим от написанного человеком», — констатировал руководитель ядерного университета.

Владимир Шевченко отметил, что еще одной проблемой является то, как и в каком порядке студентов университетов обучают квантовой физике и квантовой инженерии. «Здесь есть два основных подхода. Либо вы начинаете с эксперимента Штерна-Герлаха, с дискретных степеней свободы, с бра-кет нотации Дирака — это подход, который иногда называют spin-first. Либо вы движетесь в духе третьего тома Ландау-Лифшица, через волновую функцию, уравнение Шредингера и тд, это подход position-first», — пояснил он. У каждого подхода есть свои преимущества и недостатки. Важны механизмы их сопряжения. Как отмечают исследователи академического пространства квантового образования в США, если, например, студент на этапе undergraduate начинал учиться квантовой механике по распространённому учебнику авторства Гриффитса, потом на тапе graduate у него часто возникают сложности при переходе на базовый учебник этой ступени авторства Сакураи, который предполагает уверенное знание дираковской бра-кет нотации. «У нас в стране в очень многих базовых курсах по-прежнему следуют традиции третьего тома Ландау-Лифшица. Это великая книга. Но мы должны понимать, что там по остаточному принципу рассказывается про многое из того, что с точки зрения современных квантовых технологий имеет первостепенное значение - декогерентность, топологические явления, квантовая запутанность и т.д.», - подчеркнул Владимир Шевченко.  Р ектор призвал критически переосмыслить то, как именно мы учим квантовой механике сегодня. «Мы часто учим так же, как учили 20 лет назад, а за эти 20 лет произошли очень сильные изменения. Эту важную работу нам ещё предстоит проделать», — резюмировал ректор МИФИ.

Как пример инициативы в образовательной сфере Владимир Шевченко привел Квантовый сетевой университет, который объединяет компетенции 5 сильнейших инженерных вузов России.

Партнером панельной дискуссии выступила Госкорпорация «Росатом», а ее модератором - научный руководитель Центра квантовых технологий МГУ имени М.В. Ломоносова Сергей Кулик. В дискуссии также приняли участие президент Аддис-Абебского университета науки и технологий Асрат Атседевейн, директор по квантовым технологиям Госкорпорации «Росатом» Екатерина Солнцева, ученый секретарь и первый проректор Сколтеха Павлос Лагудакис, а также генеральный директор ООО «Международный центр квантовых технологий» Антон Гугля. Участники сессии сошлись во мнении, что квантовая революция уже идёт полным ходом.