Христина Гнатенко: Інноваційні освітні перспективи для студентів Львівського університету у сфері квантових обчислень.

Львівський національний університет імені Івана Франка став частиною великої міжнародної ініціативи під назвою "Європейська квантова академія". Цей проєкт, який отримав перемогу в конкурсі Європейської комісії у 2026 році, об'єднує 73 університети та наукові установи, а також понад 100 організацій з усієї Європи. Протягом наступних чотирьох років Європейська квантова академія буде діяти як координаційний центр у сфері освіти з квантових технологій для студентів магістратури, бакалаврату, а також учнів старших класів. Академія сприятиме створенню узгоджених навчальних програм і гнучких освітніх шляхів, а також популяризації квантової науки. Після завершення чотирирічного фінансування, академія планує продовжити свою діяльність як організація, що займається розвитком квантової освіти в Європі.

Участь Львівського університету в даному проєкті відкриває нові горизонти для студентів освітньої програми "Квантові комп'ютери та квантове програмування" на фізичному факультеті. Зокрема, планується фінансування освітніх заходів, присвячених квантовій інформації та програмуванню, а також міжнародні стажування для студентів, стипендії та нагороди для найуспішніших учнів. Окрім цього, проєкт передбачає підтримку академічної мобільності викладачів та розвиток співпраці з провідними університетами Європи.

У Львівському національному університеті імені Івана Франка студенти вже з першого року навчання мають можливість вивчати квантове програмування в рамках першої в Україні та однієї з перших в Європі бакалаврської програми "Квантові комп'ютери та квантове програмування". Квантові комп'ютери - це інноваційні пристрої, що використовують квантові властивості частинок і систем для виконання обчислень. Процес програмування на таких комп'ютерах радикально відрізняється від традиційного. Розробка квантового алгоритму є захоплюючою задачею, що має значний науковий вимір. Для створення ефективного квантового протоколу, який дозволяє вирішити задачу швидше на квантовому процесорі, ніж на його класичному аналогові, потрібно пройти кілька етапів. Спершу необхідно знайти оптимальний спосіб представлення вхідних даних у вигляді квантових бітів, званих кубітами. Далі слід визначити, які квантові операції потрібно виконати над цими станами, щоб змінити квантовий стан і отримати бажаний результат. Останній крок полягає у проведенні квантового вимірювання, яке, на відміну від класичного, має ймовірнісний характер. Тому один запуск квантового алгоритму зазвичай не надає достатньої інформації для вирішення поставленої задачі. Алгоритм виконується кілька разів на квантовому процесорі, після чого результати аналізуються. Цікаво, що існують також квантові алгоритми, які на ідеальних квантових процесорах дозволяють вирішити задачу за один запуск квантового протоколу.

Сфера застосування квантових технологій постійно розширюється. Сьогодні вчені активно розробляють квантові протоколи для дослідження властивостей квантових та класичних систем, моделювання складних фізичних процесів, а також розв'язання задач оптимізації, криптографії, машинного навчання, логістики, фінансів, фармацевтики та багатьох інших. Паралельно стрімко розвиваються й квантові процесори. Над їхнім удосконаленням працюють світові компанії, зокрема IBM, Google, Intel, D-Wave Systems, Rigetti Computing, IonQ. Проте сучасні квантові комп'ютери ще далекі від досконалості, величина похибок залишається великою. Тому одним із викликів сучасної науки в області квантової інформації є розроблення алгоритмів, здатних ефективно працювати навіть на недосконалих квантових обчислювальних пристроях.

Студенти Львівського національного університету імені Івана Франка активно залучаються до наукових досліджень у сфері квантової інформації та квантового програмування ще під час навчання, виконуючи курсові, бакалаврські та магістерські роботи. Найталановитіші студенти мають можливість отримати додаткове фінансування, зокрема через участь у проєктах, які фінансуються Міністерством освіти і науки України. У навчальному році 2025-2026 студенти четвертого курсу програми "Квантові комп'ютери та квантове програмування" отримали фінансову підтримку від компанії R&D SoftServe для реалізації дослідницького проєкту в галузі квантових обчислень.

Учні старших класів також мають можливість зануритися у світ квантових технологій. Протягом чотирьох років у Львові та Львівській області проводиться захід під назвою "Квантове програмування для школярів", на якому молоді дослідники знайомляться з базовими принципами квантової інформації.

У 2026 році подія відбулася в рамках літньої школи "Літо відкриттів: сучасна фізика і технології" Львівської обласної Малої академії наук учнівської молоді імені Ігоря Юхновського та фізичного факультету Львівського національного університету імені Івана Франка. Учні дізнавалися як працюють квантові комп'ютери, що таке суперпозиція квантових станів, квантова заплутаність, квантові комунікації, а також виконували свої перші практичні завдання з квантового програмування.