Espoon lukioverkko ja Aalto-yliopisto toteuttavat yhteisen kansallisen kvanttilaskennan lukiokurssin keväällä 2024.

Kvanttitietokoneet ovat jo todellisuutta, ja sovelluksia on jo olemassa laskennallisessa kemiassa, taloustieteissä ja esimerkiksi kryptografiassa. Aalto-yliopiston ja Espoon lukioverkon yhteistyökurssilla tutustutaan miten tieto ilmaistaan tavallisen tietokoneen muistissa bittien ja kvanttitietokoneen muistissa kubittien avulla. Kurssilla opitaan millaisia kvanttimekaniikan laskusääntöjä ja periaatteita kubitit noudattavat, ja millaisissa tilanteissa kvanttitietokoneiden laskuteho on ohittanut tavallisten tietokoneiden suorituskyvyn.

Kurssilla generoidaan koodia python-ohjelmointikielellä, joka voidaan lähettää pilvessä olevalle oikealle kvanttitietokoneelle. Lisäksi annetaan yleinen kuva siitä, mitä kvanttilaskenta tarkoittaa käytännössä ja tarkastellaan useita potentiaalisia sovelluskohteita.

Sisällöt

Kurssilla tutustutaan kvanttilaskennan periaatteisiin ja sovelluksiin tieteissä. Kurssilla opit ohjelmoimaan jopa aivan oikealla kvanttitietokoneella. Kurssin alussa kerrataan tarvittavat esitiedot kompleksiluvuista, vektorimatematiikasta, matriisilaskennasta, binääriluvuista ja perinteisten tietokoneiden käyttämien loogisten peruspiirien toiminnasta. Klassisen taustan lisäksi kurssilla opetellaan kvanttitietokoneen toimintaan läheisesti liittyvät fysiikan periaatteet ja sekä kvanttilaskennassa käytettävien loogisten porttien laskutoimitukset kubittien tilojen määrittämiseksi. Kurssin tavoitteena on tuottaa oikean kvanttitietokoneen ymmärtämää koodia python-ohjelmointikielellä. Lisäksi keskustellaan kvanttilaskentaan tehdyistä miljardien eurojen investoinneista maailmassa, esitetään raportoituja business-keissejä ja odotettavia vaikutuksia yhteiskuntaan.

Kenelle ja milloin

Kurssi sopii kaikille matematiikasta, teknologiasta, ohjelmoinnista tai luonnontieteistä kiinnostuneille lukiolaisille. Ajankohtana 4.periodi kevät 2024.  Luennot ja harjoitukset  MA ja KE klo 15.00 – 16.15 Otaniemen lukiolla osoitteessa Tietotie 6.  Kurssi alkaa 7.2.2024 ja päättyy 26.3.2024. Etelä-Suomen hiihtolomaviikolla ei opetusta. Luentoja ja harjoituksia voi seurata Teamsin välityksellä eli kurssille on mahdollista osallistua myös etänä. Viikoittaisia kokoontumisia on yleensä 2 oppituntia. Luentoja voi seurata myös tallenteilta.

Suoritus

Osallistuminen työpajoihin ja verkossa julkaistujen luentojen seuranta. Verkossa julkaistujen tehtävien palauttaminen tapahtuu Google Classroom-ympäristössä. Osallistuminen myös vierailuihin tai kurssin kokoontumisiin. Kurssi on mahdollista suorittaa myös etänä.

Ilmoittautuminen

Espoolaiset lukiolaiset voivat ilmoittautua Wilmassa- yhteistarjottimelta (TEC06 Kvanttilaskenta). Muiden kuntien lukiolaiset:matti.heikkinen@eduespoo.fi

Opettajat:
Ilkka Tittonen, Dr Sc. fysiikan professori, Aalto-yliopisto
Matti Heikkinen, fysiikan lehtori Otaniemen lukio
Tiedustelut: matti.heikkinen@eduespoo.fi