Θεσσαλονίκη: Μαθητές κατασκεύασαν κβαντικό υπολογιστή με 30 ευρώ και τον παρουσιάζουν στις ΗΠΑ

Στο διάστημα από 7 έως 13 Μαΐου πραγματοποιείται στην Ατλάντα των ΗΠΑ ο παγκόσμιος μαθητικός διαγωνισμός “International Science and Engineering Fair”.

Πρόκειται για τον μεγαλύτερο διεθνή διαγωνισμό επιστημών, στον οποίο συμμετέχουν περίπου δύο χιλιάδες και πλέον μαθητές, από τα καλύτερα σχολεία του κόσμου, οι οποίοι θα παρουσιάσουν τις πρωτότυπες εργασίες τους στους τομείς των φυσικών επιστημών, της τεχνολογίας, της μηχανικής, των μαθηματικών.

Στον διαγωνισμό αυτόν θα είναι παρούσα και η Ελλάδα η οποία θα εκπροσωπηθεί από δύο μαθητές της Β’ Λυκείου, σχολείων του δήμου Θέρμης. Πρόκειται για τον Κωνσταντίνο Παυλάκη και τον Δημήτρη Τζουνάκη, μαθητές του 1ου και 2ου ΓΕΛ Θέρμης αντίστοιχα.

Σκοπός αυτού του διαγωνισμού είναι να υποστηρίξει, να αναδείξει και να επιβραβεύσει μαθήτριες και μαθητές 14-18 χρονών (Γ΄ Γυμνασίου έως Γ΄Λυκείου), με ιδιαίτερη κλίση και ταλέντο στους ανωτέρω επιστημονικούς τομείς. Παράλληλα δίνει τη δυνατότητα στους/τις συμμετέχοντες/ουσες να εμβαθύνουν σε έναν επιστημονικό τομέα STEM του ενδιαφέροντός τους, να αναπτύξουν δεξιότητες έρευνας, συνεργασίας, παρουσίασης και επικοινωνίας, να παρουσιάσουν τα ευρήματά τους στο ευρύ κοινό, να δικτυωθούν με ανθρώπους με παρόμοια ερευνητικά ενδιαφέροντα, επιστήμονες και επαγγελματίες STEM και να κερδίσουν σημαντικά βραβεία, όπως η εκπροσώπηση της χώρας μας στον παγκόσμιο μαθητικό διαγωνισμό της Ατλάντα.

Η προκριματική διαδικασία για το διαγωνισμό στην Ελλάδα, την ευθύνη του οποίου έχει o Μη Κερδοσκοπικός Οργανισμός «SciCo» και τελεί υπό την αιγίδα του υπουργείου Παιδείας, ξεκίνησε το περασμένο φθινόπωρο. Τον Μάρτιο ανακοινώθηκαν οι 23 ομάδες οι οποίες προκρίθηκαν στον μεγάλο τελικό ο οποίος έγινε στις 2 Απριλίου, στην Τεχνόπολη του δήμου Αθηναίων. Εκεί οι Κωνσταντίνος Παυλάκης και Δημήτρης Τζουνάκης παρουσίασαν το δικό τους πρότζεκτ, το οποίο αφορά το πεδίο της κβαντομηχανικής.

Συγκεκριμένα, οι δύο μαθητές, κατασκεύασαν έναν πρότυπο κβαντικό υπολογιστή ο οποίος χρησιμοποιεί φωτόνια, δουλεύει στον μικρόκοσμο και όχι στον μακρόκοσμο όπως οι κλασικοί υπολογιστές και είναι πάμφθηνος.

Όπως εξηγούν στην Voria.gr οι δύο μαθητές “είναι ακριβό για να φτιάξεις έναν απαιτητικό κβαντικό υπολογιστή. Το κόστος του μπορεί να υπερβαίνει και τις 100.000 ευρώ. Το πρότζεκτ που σχεδιάσαμε εμείς δεν είναι τελείως πρωτότυπο, αλλά είναι πάρα πολύ φτηνό. Αυτό είναι το μεγάλο πλεονέκτημά του καθώς δίνει τη δυνατότητα να είναι προσιτός στον καθένα και να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και μέσα στις τάξεις του σχολείου ή στα πανεπιστημιακά αμφιθέατρα. Στο σχολείο ή και στο πανεπιστήμιο γίνονται θεωρητικά μαθήματα στη κβαντομηχανική. Το δικό μας πρότζεκτ βοηθά στην καλύτερη κατανόησή τους”.

Το κόστος του κβαντικού υπολογιστή τον οποίο σχεδίασαν οι δύο μαθητές ανέρχεται περίπου στα 700 ευρώ. Ωστόσο, κατασκεύασαν πειραματικά ένα μοντέλο με κόστος 30 ευρώ. Χρειάστηκε γι’ αυτό να αγοράσουν κάποια εξαρτήματα, ένα μικρό πρίσμα, έναν πολωτικό διαχωριστή (κρύσταλλο) τον οποίο πήραν από την Κίνα, καθώς εκεί είχε 15 ευρώ, ενώ εδώ τον πωλούσαν 60. Επίσης μία πλακέτα και ένα πολωτικό φίλτρο το οποίο το αφαίρεσαν από τρισδιάστατα γυαλιά που χρησιμοποιούνται στον κινηματογράφο. “Τα υπόλοιπα τα εκτυπώσαμε σε τρισδιάστατο υπολογιστή”.

Όπως περιέγραψαν στην Voria.gr οι δύο μαθητές, “με το πρότζεκτ μας, επονομαζόμενο Pauli-θ, προσπαθούμε να διευρύνουμε την προσβασιμότητα του κβαντικού υπολογιστικού υλικού. Για να το πετύχουμε αυτό, σχεδιάσαμε έναν κβαντικό υπολογιστή που είναι σχετικά προσιτός σε τιμή σκεπτόμενοι τις εμπορικές τιμές. Σκοπός μας είναι να βοηθήσουμε τους ανθρώπους να αποκτήσουν μια πρακτική προσέγγιση για το πώς λειτουργεί η κβαντική υπολογιστική μιας και ίσως να μας είναι απαραίτητη στο μέλλον”.

Όλα ελεύθερα στο διαδίκτυο

Όλη η δουλειά των δύο μαθητών, παρουσιάζεται δημόσια στο διαδίκτυο, στον ιστότοπο τον οποίο δημιούργησαν. “Δημιουργήσαμε έναν ιστότοπο στον οποίο εξηγούμε το σχέδιο αλλά και όλες τις βασικές αρχές και γνώσεις που χρειάζεται κανείς για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας, χρησιμοποιώντας animations. Το έργο μας ξεκίνησε ως ένας τρόπος για την εύκολη πρόσβαση των ανθρώπων στην κβαντομηχανική και στην κβαντική επεξεργασία πληροφορίας. Με αυτόν τον στόχο στο μυαλό μας το ορίσαμε εξ αρχής ως ανοιχτού κώδικα. Δηλαδή ο καθένας μπορεί να διαβάσει, να μελετήσει και να χρησιμοποιήσει όσα έχουμε δημόσια διαθέσιμα εντελώς δωρεάν.”

Όπως αναφέρουν ο κβαντικός υπολογιστής τον οποίο κατασκεύασαν “δεν είναι αρκετά ακριβής για να πεις, για παράδειγμα, ότι θα κάνω παραγοντοποίηση πρώτων αριθμών. Το πλεονέκτημά του είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην εκπαίδευση ώστε η κβαντομηχανική να γίνει κατανοητή απ’ όλους. Να χρησιμοποιηθεί περισσότερο στη διαδικασία της διδασκαλίας και της κατανόησης και λιγότερο στην εμβάθυνση της επιστημονικής έρευνας. Επίσης, τα σχέδια που έχουμε κάνει μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υπόβαθρο για κάποιο άλλο σχέδιο. Θα μπορούσε για παράδειγμα, κάποιο πανεπιστήμιο, να κάνει επέκταση πάνω σ’ αυτό που έχουμε κάνει εμείς, με τον αντίστοιχο προϋπολογισμού που θα έχουν και να δουν πως μπορούν να προάγουν αυτό που εμείς έχουμε σχεδιάσει”.

Ο τελικός της Ατλάντα

Οι δύο μαθητές θα παρουσιάσουν τη δουλειά τους στον παγκόσμιο μαθητικό διαγωνισμό στην Ατλάντα. Η παρουσίαση θα γίνει διαδικτυακά καθώς τα χρήματα για τη μετάβαση και την διαμονή τους εκεί είναι πάρα πολλά. Όσον αφορά τους στόχους τους, ο Δημήτρης και ο Κωνσταντίνος εξηγούν ότι “ο ανταγωνισμός εκεί είναι πάρα πολύ υψηλός. Δύο λύκεια της Ελλάδας διαγωνίζονται με τα κορυφαία σχολεία του κόσμου τα οποία διαθέτουν πολύ υψηλά μπάτζετ. Θέλουμε να ζήσουμε αυτήν την εμπειρία. Να αποκτήσουμε πρόσβαση σε καινούργιες πύλες που θα μας βοηθήσουν να εμπλουτίσουμε τις γνώσεις μας. Να δούμε δουλειές άλλων μαθητών και να κάνουμε μία αξιοπρεπή εμφάνιση για να προβάλουμε τη χώρα μας”.

Σε όλη αυτή την προσπάθειά τους τα παιδιά στηρίχθηκαν κυρίως στις δικές τους δυνάμεις. “Ευχαριστώ τον πατέρα μου που μας βοήθησε αρκετά. Κυρίως για να έχουμε πρόσβαση σε επιστημονικά άρθρα, καθώς ήταν πολύ δύσκολο. Μέσω του ΑΠΘ (σ.σ. όπου εργάζεται ο Παναγιώτης Τζουνάκης) μπόρεσε να μας τροφοδοτήσει με υλικό, αλλά μας έδωσε και την ώθηση και μας βοήθησε να καταλάβουμε το τι κάνουμε”, αναφέρει ο Δημήτρης Τζουνάκης. Ο Κωνσταντίνος Παυλάκης από την πλευρά του ευχαριστεί τον χημικό του σχολείου του, Ευάγγελο Χατζησταύρο ο οποίος είναι ο υπεύθυνος καθηγητής του πρότζεκτ. “Ήταν δίπλα μας, στήριξε την προσπάθειά μας αυτά τα δύο χρόνια, μας ενθάρρυνε διαρκώς”.

Τα μελλοντικά σχέδια

Τα παιδιά έχουν μπροστά τους το επόμενο διάστημα τη δοκιμασία των πανελλαδικών εξετάσεων. Το επιστημονικό πεδίο το έχουν ουσιαστικά επιλέξει. Εκείνο που θα ξεκαθαρίσει με τις πανελλαδικές είναι η σχολή μέσω της οποίας θα συνεχίσουν τη διαδρομή τους. “Μπορεί να είναι κάποια σχολή Πληροφορικής, το Μαθηματικό, το Φυσικό ή και το Πολυτεχνείο”, αναφέρει ο Δημήτρης. “Οι πύλες είναι πολλές, εκείνο που έχει σημασία είναι να αγαπάς αυτό που έχεις επιλέξει. Αν το αγαπάς, ό,τι σχολή και να διαλέξεις, θα προχωρήσεις”, επισημαίνει ο Κωνσταντίνος.

Στόχος τους είναι να σπουδάσουν στην Ελλάδα και στη συνέχεια να πάνε στο εξωτερικό. “Δεν είναι εύκολο να σπουδάσεις στο εξωτερικό, παρά μόνο με υποτροφία γιατί το κόστος είναι πολύ υψηλό”, σημειώνει ο Δημήτρης ο οποίος δηλώνει ότι στόχος του είναι να κάνει ερευνητικό έργο. Πάντως, “έχουμε σκοπό να εμβαθύνουμε την έρευνά μας στο συγκεκριμένο πρότζεκτ και ό,τι καινούργιο βρίσκουμε να το προσθέτουμε στην ιστοσελίδα μας την οποία διαρκώς θα εμπλουτίζουμε”, αναφέρουν οι δύο μαθητές.

Η παρουσίαση του πρότζεκτ των δύο μαθητών στην Ελλάδα θα γίνει σε συνέδριο της Ελληνικής Μαθηματικής Εταιρείας, στις 13 Μαΐου, στο συνεδριακό κέντρο “Ν. Γερμανός” της ΔΕΘ.

Πηγή: voria.gr