Για μια παρτίδα κβαντική τρίλιζα μαθητές και μαθήτριες Λυκείου θα βρεθούν σήμερα στην Πανεπιστημιούπολη Θέρμης, στο πλαίσιο εκδήλωσης κβαντικής υπολογιστικής που διοργανώνουν το Τμήμα Φυσικής του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου Θράκης (ΔΠΘ) και το Τμήμα Μαθηματικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ).
Εκεί θα στηθεί το γνωστό ταμπλό, ωστόσο οι νέοι και οι νέες θα έχουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσουν τον «μαγικό μαρκαδόρο» με τον οποίο θα σημειώνουν τις πιθανές κινήσεις που μπορεί να γίνουν ταυτόχρονα σε δύο κουτιά. Οι κινήσεις αυτές θα σημειώνονται, μαζί και με ένα σημαδάκι που θα δηλώνει τον αριθμό του γύρου. Έτσι, πολλά διαφορετικά σύμβολα κινήσεων θα μπορούν να «ζουν» μέσα στο ίδιο κουτί της τρίλιζας.
Στην περίπτωση που δύο κινήσεις μοιράζονται το ίδιο κουτί, οι παίκτες θα πρέπει να πάρουν μια απόφαση για την κίνηση που θα επιλέξουν, η οποία μάλιστα θα επηρεάσει και την άλλη πιθανή κίνηση που εμπλεκόταν στο ίδιο κουτί. Στο τέλος θα κερδίσει ο παίκτης που μετά από μια τέτοια απόφαση θα σχηματίσει πρώτος μια κλασική τρίλιζα. Αν και οι δύο σχηματίσουν μια τέτοια τρίλιζα, νικητής θα είναι αυτός με τον μικρότερο δείκτη γύρου.
Ένα πλήθος από πιθανότητες
Όπως επισημαίνει στο ΑΠΕ – ΜΠΕ ο καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου, Σταύρος Σταυρινίδης, τα εν λόγω παίγνια μέσα από τα οποία οι μαθητές μαθαίνουν τις ιδιότητες του κβαντικού κόσμου και τις βασικές του έννοιες, βασίζονται στην κβαντική θεωρία και τις πιθανότητες.
«Για παράδειγμα το ηλεκτρόνιο έχει κυματική συμπεριφορά η οποία χαρακτηρίζεται από πιθανότητες. Δεν κάθεται σε μια τροχιά και γυρίζει γύρω γύρω αλλά βρίσκεται σε έναν χώρο και όποτε πάω να το παρατηρήσω επηρεάζεται η κατάστασή του. Βρίσκεται ταυτόχρονα σε πολλές καταστάσεις και οι καταστάσεις διασυνδέονται παρότι βρίσκονται σε απόσταση» σημειώνει. Ο ίδιος προσθέτει ότι «σε μια κβαντική κατάσταση υπάρχουν πιθανότητες, ωστόσο όταν πάω να την παρατηρήσω τότε οι πιθανότητες θα φιξαριστούν και θα πάρουν μια τιμή».
Έτσι, για παράδειγμα «στο κβαντικό σκάκι συνυπάρχουν δύο πιόνια ή τρία που το καθένα έχει μια πιθανότητα να βρεθεί σε κάποιο κουτάκι. Όταν κλείνουν οι κανόνες διεμπλοκής, τα πιόνια πηγαίνουν στην κανονική κατάσταση».
Τα παιχνίδια σε μια πιο διασκεδαστική προσέγγιση της κβαντομηχανικής
Από την πλευρά του, ο υποψήφιος διδάκτωρ στο τμήμα μαθηματικών του ΑΠΘ Λάζαρος Σαριγκιόλης, αναφέρει στο ΑΠΕ – ΜΠΕ ότι μέσω των κβαντικών παιχνιδιών επιχειρείται «μία απλούστερη και πιο διασκεδαστικη προσέγγιση των εννοιών της κβαντομηχανικής και της κβαντικής υπολογιστικής». Παράλληλα θεωρεί ότι «οι διαφορετικοί “κβαντικοί κανόνες” της κβαντικής τρίλιζας και του κβαντικού σκακιού, αν και όχι πάντα απλοί, καταφέρνουν να δώσουν στον μαθητή μία πιο συγκεκριμένη χειροπιαστή εικόνα για περίεργες έννοιες που βρίσκονται στην καρδιά της κβαντομηχανικής».
«Πάντα άλλωστε τα παιχνίδια αφήνουν μία πιο γλυκιά γεύση από ένα στεγνό μάθημα γεμάτο μαθηματικά» συμπληρώνει. Σημειώνει επίσης ότι οι εντυπώσεις των παιδιών είναι θετικές καθώς ενώ η τρίλιζα είναι γενικά ένα βαρετό παιχνίδι που αν το παίξει κανείς καλά, θα λήξει ισόπαλο, η κβαντική του εκδοχή δίνει ευκαιρίες για ανάπτυξη νέων στρατηγικών από τους παίκτες.
Στο ίδιο πνεύμα, ο Σταυρινίδης τονίζει ότι η δράση κβαντικής υπολογιστικής για μαθητές Λυκείου έχει στόχο να τους φέρει σε επαφή με την κβαντική υπολογιστική δηλαδή με τον κβαντικό κόσμο και την αξιοποίησή του στην επεξεργασία της πληροφορίας. Επιχειρεί, παράλληλα, να δείξει το δρόμο για τον αλφαβητισμό των σημερινών μαθητών και αυριανών πολιτών σε έννοιες που το πρόγραμμα σπουδών των σχολείων αυτή τη στιγμή δεν αγγίζει, όπως η κβαντική πληροφορία και η επεξεργασία της. «Εμείς οι ενήλικες εντυπωσιαζόμαστε από το πόσο δυσκολευόμαστε να παίξουμε τα κβαντικά παίγνια σε σχέση με τα παιδιά που δεν έχουν ακόμη μπει στο καλούπι του κλασικού κόσμου και χειρίζονται πολύ εύκολα τις κβαντικές έννοιες και τις κβαντικές ιδιότητες, έχοντας στο μυαλό τους όλες τις πιθανότητες» προσθέτει.
Πάνω από διακόσια παιδιά στον φετινό κύκλο δράσης Κβαντικής Υπολογιστικής
Η εκδήλωση των Τμημάτων Φυσικής και Μαθηματικών των δύο πανεπιστημίων πραγματοποιείται στο πλαίσιο της 14ης Διεθνούς Μαθηματικής Εβδομάδας που διοργανώνει η Ελληνική Μαθηματική Εταιρεία με κεντρικό θέμα την «Μαθηματική Νοημοσύνη». Σηματοδοτεί, άλλωστε, την ολοκλήρωση ενός ακόμη κύκλου δράσης Κβαντικής Υπολογιστικής για μαθητές και μαθήτριες που υλοποιήθηκε το σχολικό έτος 2023 – 2024 πανελλαδικά, με τη συμμετοχή 201 παιδιών από 31 Λύκεια και Γυμνάσια σε όλη την Ελλάδα, μαζί με 58 καθηγητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.
Οι συναντήσεις διδασκαλίας πραγματοποιούνταν εξ αποστάσεως, τα πρωινά Σαββάτου ενώ οι καθηγητές των σχολείων συνεργάζονταν με τους μαθητές τους στα σχολεία κατά τη διάρκεια της εβδομάδας. Οι θεματικές ενότητες περιλάμβαναν τον κβαντικό κόσμο και τα κβαντικά φαινόμενα, τα μαθηματικά, την κβαντική πιθανότητα, τον κβαντικό προγραμματισμό, τα κβαντικά παίγνια και την κβαντική κρυπτογραφία.
Τα παγκόσμια δεδομένα στην κβαντική υπολογιστική
Σε ό,τι αφορά τα παγκόσμια δεδομένα, ο καθηγητής του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου κ. Σταυρινίδης επισημαίνει ότι «αυτή τη στιγμή γίνεται μια τεράστια κούρσα Κίνας, Αμερικής, Αυστραλίας, Ρωσίας και Ινδίας γύρω από την κβαντική υπολογιστική, η οποία θα δώσει σε όποιον επικρατήσει πλεονεκτήματα και στη διαχείριση της πληροφορίας και στην κρυπτογραφία». Υπογραμμίζει, τέλος, ότι υπάρχει ένα παγκόσμιο ερευνητικό ενδιαφέρον γύρω από τον συγκεκριμένο κλάδο ο οποίος αναμένεται να αλλάξει το μέλλον της επιστήμης των μαθηματικών, της τεχνητής νοημοσύνης και των υπολογιστών.