近年来,量子技术的迅猛发展正深刻地改变着全球科技竞争的格局,成为推动未来科技革命的关键力量。在这一浪潮中,美国芝加哥地区表现尤为突出,已然成为量子科技教育与研发的重要枢纽。2025年5月31日,芝加哥公共学校(CPS)与费米国家加速器实验室(Fermilab)联合举办的创新教育项目“周六量子上午”(Saturday Morning Quantum, SMQ)迎来了首批毕业生,这标志着芝加哥在量子人才培养上迈出了坚实的步伐。
“周六量子上午”项目是一项面向高中生的量子科学启蒙计划,旨在激发青少年对量子力学和量子计算的兴趣,以及为他们提供初步的理论和实践知识。该课程在芝加哥南岸社区的奥利夫哈维学院学习中心举办,这一地区正迅速成为中西部量子科技发展的核心区域,紧邻伊利诺伊州量子微电子中心。项目将学习与实地考察相结合,学生们不仅能亲身感受量子展品和技术,还能走进费米实验室极具前瞻性的超级导量子材料与系统(SQMS)中心及莱德曼科学中心,近距离体验科学家们的研究工作环境。这种学习体验极大地增强了学生们对量子科学的理解和实际操作能力。
费米实验室为推动量子科技教育投入了丰富资源,除了SMQ项目,还设立了美国量子信息科学学校(USQIS School),这是国内首个专注于量子设备设计与制造的大规模教学基地,汇聚了150名本科生及研究生参与,涵盖理论到实验的全过程教学。多个实习项目涵盖高中到教师乃至专业人员,广泛提供了深度参与前沿量子研究的机会。对于工业应用的探索同样重点突出,例如量子计算产业实习项目(QCIPU),为学生展示量子技术在现实产业中的巨大潜力。芝加哥大学以及伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究团队,正联合当地科学家推进量子通信网络建设,其工作将为全球量子信息传输奠定坚实基础。
芝加哥地区量子科技的崛起,离不开芝加哥量子交易所(Chicago Quantum Exchange)这样的机构推动。该交易所连接费米实验室、阿贡国家实验室和伊利诺伊大学等顶尖科研力量,全面促进量子计算、传感和通信等领域的发展。阿贡和费米实验室处于量子技术变革的核心,科学家们正着力加速量子创新,将芝加哥塑造成全球量子科技的重要中心。这种集科研、教育和创新于一体的生态系统,为芝加哥地区赢得了量子科技先锋城市的声誉。
特别值得关注的是项目强调理论与实践的深度融合。费米实验室理论物理系举办的量子计算实习项目中,学生们亲自学习量子力学的基本原理,设计并运行自己的量子电路,甚至在IBM量子计算机上实现演算。这种动手能力的培养不仅强化了学术兴趣,也为将来解决量子计算中的实际难题打下了坚实基础。参与该计划的乔治华盛顿高中的毕业生尼古拉斯表示,他从中收获巨大,不仅获得量子知识,更洞察了量子技术如何应用于工业,激发了对未来科技职业的热情。
芝加哥公共学校与费米实验室的这一合作项目的成功,充分展现了区域在量子人才培养上的先见之明和战略眼光。借助顶尖实验室的科研资源和创新环境,芝加哥学生能够触达最前沿的量子技术,为未来量子科技产业注入新鲜血液。随着量子计算、量子通信和量子传感技术的日益成熟,芝加哥有望成为引领美国乃至全球量子科技发展的重要引擎。未来,这片科技热土上的青年才俊将持续推动量子创新,助力建构全新的数字时代。
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