Quantum Skills

Quantentechnologie: Wie sich Kompetenzen für die Schlüsseltechnologie stärken lassen

 
Quantentechnologie gilt als Schlüsseltechnologie der Zukunft.
Nach vielen Jahren der Forschung steht diese Technologie nun an der Schwelle zur breiten Anwendung: leistungsstarke Computer mit höchster Rechenleistung, neuartige Sensoren und Entwicklung besonders sicherer Verschlüsselungsverfahren. Das innovative Potenzial der Quantentechnologie ist groß. Bereits jetzt fließen hohe öffentliche Fördergelder in die Erforschung und Kommerzialisierung von Quantentechnologien.

Sowohl Unternehmen als auch die Wissenschaft sind damit konfrontiert, Personal mit den notwendigen Kompetenzen zu finden. Aufgrund einer erwartbaren exponentiellen Adoptionsrate wird diese Herausforderung in den kommenden Jahren deutlich zunehmen. Genau hier setzt das Programm "Quantum Skills" des Stifterverbandes an. Gemeinsam mit Partnerinnen und Partnern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Bildungswesen hat er Ansätze entwickelt, mit denen er im Bildungssystem die grundlegenden Fähigkeiten für den Einsatz der Quantentechnologie stärken will.

Der Fachkräftebedarf betrifft dabei mehrere Ebenen. Einerseits werden technische Expertinnen und Experten benötigt, die Quantentechnologien auf physikalischer, mathematischer und – im Falle des Quantencomputings – auf informationstheoretischer Ebene entwickeln. Anderseits müssen diese Entwicklungen in die Anwendung gebracht werden – und auch dafür benötigt es spezielle Quantum Skills. Beide Ausrichtungen setzen ein angemessenes quantentheoretisches Grundwissen voraus, das bereits in der Schule vermittelt werden muss. Dies bedarf einer stärkeren Betonung von Quantentheorie und ihrer Anwendung in der Lehrkräfteaus- und Fortbildung sowie der Entwicklung von entsprechenden Unterrichtsmaterialien.

Aber auch mit kurzfristiger Perspektive sollte gehandelt werden. Beispielsweise können grundlegende Quantum Skills in außerschulischen Angeboten vermittelt und Jugendliche so für Quantentechnologien begeistert werden. Ebenso sollten Weiterbildungsangebote ausgebaut und leicht zugänglich gemacht werden. Mit seinen "Quantum Skills"-Aktivitäten setzt der Stifterverband in diesen Bereichen wichtige Impulse.

 

Programmelemente

  • Curriculum Labs
    Für eine nachhaltige Implementierung von Quantum Skills in der Lehrkräfteausbildung muss das Curriculum verändert werden. In den Labs setzen sich daher Fachdidaktikerinnen und Fachdidaktiker gemeinsam mit Lehrkräften und Expertinnen und Experten aus Wirtschaft und Forschung mit dem Stand der Quantenbildung in Deutschland auseinander. Sie entwickeln Modelle und Empfehlungen für eine sinnvolle curriculare Implementierungen von Quantum Skills in der Lehrkräftebildung. Die Ausschreibung wurde im Oktober 2022 veröffentlicht.
     
  • QuBit Fellowships
    Um Quantum Skills in Schule und Hochschule vermitteln zu können, müssen angemessene Lehr-/Lernarrangements entwickelt und praktisch umgesetzt werden. Darum fördert der Stifterverband Lehrkräfte sowie Fachdidaktikerinnen und Fachdidaktiker, die gemeinsam schulische Unterrichtsmaterialien und curriculare Weiterentwicklungen der Lehrkräfteausbildung entwickeln und testen. Die Fellows nehmen an den Curriculum Labs teil. Ausschreibung voraussichtlich ab Dezember 2022.
     
  • Digitale QuantenAkademie
    Um kurzfristig Nachwuchs für die quantenbezogene Studiengänge zu gewinnen, muss das Interesse für das Thema bei Jugendlichen geweckt werden. Aus diesem Grund hat die Stifterverbands-Tochter Bildung & Begabung in den Sommerferien 2022 die einwöchige digitale QuantenAkademie angeboten. Sie hat 64 Jugendlichen die Kompetenzen vermittelt, die für ein eventuelles Studium im Bereich der Quantentechnologien nötig sind, und sie für das Thema begeistert. Die vier Kurse der Akademie zu den Themen Quanteninformationstheorie, Quantenoptik, Post-Quanten-Kryptographie und der philosophischen Einordnung der Quantentheorie beleuchteten das Thema aus ganz unterschiedlichen Blickwinkeln in seiner vollen Breite. Zudem hatten die Jugendlichen Gelegenheit, spannende Persönlichkeiten aus der Forschungspraxis und der Wirtschaft kennenzulernen.
     
  • Weiterbildungsaktivitäten
    Quantum Skills werden in Zukunft für viele Fachkräfte relevant sein. Damit sie einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich sind, müssen Weiterbildungsangebote themenbezogen und möglichst niederschwellig angeboten werden. Daher hat der KI-Campus gemeinsam mit IBM Deutschland einen Trainingskurs für das auf Quantencomputing basierende Machine Learning zugänglich gemacht. So kann eine weitere Zielgruppe erschlossen werden und an das Thema Quantencomputing herangeführt werden. Zusätzliche Weiterbildungsaktivitäten sollen gemeinsam mit Partnern entwickelt werden.
     
  • Quantum-Skills-Netzwerk
    ​Das Feld der Quantentechnologie entwickelt sich rasant. Zudem beginnen Unternehmen erst jetzt Erfahrung im Umgang mit Quantentechnologien der zweiten Generation. Daher ist zu erwarten, dass über die Laufzeit des Programmes neue Anforderungen an zukünftige Fachkräte deutlich werden. Um auf diese Dynamik zu reagieren, bilden Fördererinnen und Förderer des Programmes sowie Experteninnen und Experten aus Wirtschaft und dem Bildungssystem ein begleitendes Netzwerk. In regelmäßigen Treffen haben sie die Möglichkeit, den Stifterverband bei der Durchführung der Aktivtäten inhaltlich zu beraten. Diese Treffen dienen zudem der sektorübergreifenden Vernetzung, und bieten eine Möglichkeit für den Transfer, beispielsweise in Weiterbildungsstrukturen in Unternehmen.

 

INFOVERANSTALTUNG

Das "Quantum Skills"-Programm wurde am 13. September 2022 in einer Online-Veranstaltung der Öffentlichkeit vorgestellt – verbunden mit der Bitte um Feedback potenzieller Unterstützer sowie von Fachexperten aus Wirtschaft, Wissenschaft und Bildung.
Veranstaltungsprogramm und Videomitschnitte

Wie funktioniert ein Quantencomputer? Besuch bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig: Prof. Dr. Christian Ospelkaus erläutert die Funktionsweise, Besonderheiten und möglichen Anwendungsbereiche.

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Die Debatte
Das Video wurde für das vom Stifterverband geförderte Format "Die Debatte" produziert.

Kontakt

Andreas Wormland

ist Programmmanager im Stifterverband.

T 0201 8401-256

E-Mail senden

Das Programm "Quantum Skills" ist Teil der Initiative "Future Skills"
Der Stifterverband und die Heinz Nixdorf Stiftung haben sie 2018 ins Leben gerufen, um die Bedingungen für den Erwerb digitaler und weiterer zukünftig relevanter Kompetenzen zu verbessern.

Was sind Future Skills? 21 Kompetenzen für eine Welt im Wandel