Quantum Skills

Quantentechnologie: Wie sich Kompetenzen für die Schlüsseltechnologie stärken lassen

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.

• 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 Abschlusskonferenz ist für den 7. November 2023 geplant.
   
• 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. Bewerbungsschluss ist am 31. Januar 2024.
   
• 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 schon in den Sommerferien 2022 eine einwöchige digitale QuantenAkademie mit 64 Jugendlichen durchgeführt. Sie haben dabei Kompetenzen erworben, die für ein eventuelles Studium im Bereich der Quantentechnologien nötig sind, und sich für das Thema begeistert.
  Im Jahr 2023 fand die QuantenAkademie vom 14. bis 29. August in Präsenz statt. In Jülich betrachteten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer das Thema aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Dazu wurden Kurse zur Quanteninformationstheorie, einer mathematischen Perspektive auf die Quantenmechanik, zur Post-Quanten-Kryptografie sowie zum "Quanten-Schlüsselaustausch" angeboten. Zudem hatten die Jugendlichen auch wieder Gelegenheit, spannende Persönlichkeiten aus der Forschungspraxis und der Wirtschaft kennenzulernen. Die QuantenAkademie wurde von der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung unterstützt.
   
• 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. Gemeinsam mit einem internationalen Konsortium engagieren wir uns im Projekt QTIndu. Interessierte Unternehmen können ihre Bedürfnisse und Vorstellungen in die Entwicklung einfließen lassen und die Kurse pilotieren. Zu diesem Zweck werden wir regelmäßige Workshops durchführen. Zudem 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.