భవిష్యత్తు క్వాంటమ్‌దే… కానీ పునాదులు సాంప్రదాయ ఇంజినీరింగ్‌వే

ప్రపంచవ్యాప్తంగా క్వాంటమ్ టెక్నాలజీలపై బిలియన్ల డాలర్ల పెట్టుబడులు జరుగుతున్నాయి. తదుపరి కంప్యూటింగ్ విప్లవంలో ఆధిపత్యం సాధించాలనే లక్ష్యంతో ప్రభుత్వాలు, విశ్వవిద్యాలయాలు, సాంకేతిక సంస్థలు పోటీపడుతున్నాయి. ఈ నేపథ్యంలో ఒక కీలకమైన ప్రశ్న ఇంజినీరింగ్ విద్యారంగం ముందుకు వచ్చింది—క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌ను అన్ని ఇంజినీరింగ్ విద్యార్థులకు తప్పనిసరి సబ్జెక్టుగా చేయాలా?భవిష్యత్తు క్వాంటమ్ టెక్నాలజీలదేనని, అందువల్ల నేటి ఇంజినీరింగ్ విద్యార్థులను ఇప్పటి నుంచే “క్వాంటమ్-రెడీ”గా తీర్చిదిద్దాలని కొందరు వాదిస్తున్నారు. మరోవైపు, ఎలక్ట్రానిక్స్, ఎలక్ట్రికల్, మెకానికల్, సివిల్ వంటి సాంప్రదాయ ఇంజినీరింగ్ పునాదులను బలహీనపరుస్తూ క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌ను అందరికీ బలవంతంగా రుద్దడం అకాలికమని, విద్యార్థులకు మరియు పరిశ్రమలకు దీర్ఘకాలిక నష్టం కలిగించవచ్చని మరికొందరు హెచ్చరిస్తున్నారు.

సాంప్రదాయ కంప్యూటర్లు సమాచారాన్ని 0 లేదా 1 రూపంలో ఉన్న బిట్ల ద్వారా ప్రాసెస్ చేస్తాయి. క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్ మాత్రం క్వాంటమ్ మెకానిక్స్‌లోని సూపర్‌పొజిషన్ మరియు ఎంటాంగిల్‌మెంట్ వంటి సూత్రాలను ఉపయోగిస్తుంది. ఇందులో సమాచారాన్ని ప్రాసెస్ చేసే ప్రాథమిక యూనిట్‌ను క్విట్  అంటారు.క్విట్లు కొన్ని పరిస్థితుల్లో ఒకేసారి అనేక సంభావ్య స్థితులను ప్రతినిధ్యం చేయగలవు. అందువల్ల కొన్ని ప్రత్యేకమైన సమస్యలను సాంప్రదాయ కంప్యూటర్ల కంటే అత్యంత వేగంగా పరిష్కరించే అవకాశం ఉంటుంది. ముఖ్యంగా ఔషధాల ఆవిష్కరణ, క్రిప్టోగ్రఫీ, మెటీరియల్ సైన్స్, క్లిష్టమైన ఆప్టిమైజేషన్ సమస్యలు వంటి రంగాల్లో క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్ విప్లవాత్మక మార్పులు తీసుకురాగలదని భావిస్తున్నారు. ఐబీఎం, గూగల్,  రిగెట్టి, సై క్వంటం  వంటి సంస్థలు క్వాంటమ్ హార్డ్‌వేర్ అభివృద్ధి, క్విట్ల సంఖ్య పెంపు, ఎర్రర్ కరెక్షన్ వంటి అంశాల్లో భారీ పరిశోధనలు చేస్తున్నాయి. అయినప్పటికీ, అన్ని రంగాల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించగల ఫాల్ట్-టాలరెంట్ క్వాంటమ్ కంప్యూటర్లు ఇంకా పూర్తిస్థాయి వాణిజ్య స్థాయికి చేరలేదు. అంటే క్వాంటమ్ భవిష్యత్తు ఎంతో గొప్పదైనా, దాని ప్రయాణం ఇంకా కొనసాగుతూనే ఉంది.

క్వాంటమ్ టెక్నాలజీ రంగంలో ఉద్యోగ మార్కెట్ ప్రస్తుతం చిన్నదే అయినప్పటికీ వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది. వెంచర్ క్యాపిటల్ పెట్టుబడులు పెరుగుతున్నాయి. క్వాంటమ్ సాఫ్ట్‌వేర్, క్వాంటమ్ హార్డ్‌వేర్, క్రిప్టోగ్రఫీ, క్వాంటమ్ కమ్యూనికేషన్, క్వాంటమ్ అల్గారిథమ్స్ వంటి రంగాల్లో ప్రత్యేక నైపుణ్యం కలిగిన నిపుణుల అవసరం పెరుగుతోంది.అయితే ఇక్కడ ఒక ముఖ్యమైన విషయాన్ని గుర్తించాలి. క్వాంటమ్ రంగంలో పెరుగుతున్న ఉద్యోగ అవకాశాలు అంటే ప్రతి ఇంజినీరింగ్ విద్యార్థి క్వాంటమ్ నిపుణుడిగా మారాల్సిందే అన్నమాట కాదు.క్వాంటమ్ పరిశ్రమకు అవసరమయ్యే నిపుణుల్లో ఎక్కువ మంది గణితం, భౌతికశాస్త్రం, కంప్యూటర్ సైన్స్, ఎలక్ట్రానిక్స్ వంటి రంగాల్లో బలమైన పునాది కలిగి ఉండాలి. కాబట్టి ఉద్యోగ మార్కెట్ అవసరాలను అర్థం చేసుకోకుండా అందరికీ ఒకే విధమైన సిలబస్‌ను బలవంతంగా అమలు చేయడం సరైన విద్యా విధానం కాదు.

ఎంఐటి, స్టాన్ఫోర్డ్  వంటి ప్రముఖ విశ్వవిద్యాలయాలు, అలాగే భారతదేశంలోని అనేక IITలు క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌ను ఇప్పటికే బోధిస్తున్నాయి. కానీ ప్రధానంగా దీనిని అడ్వాన్స్‌డ్ ఎలక్టివ్, స్పెషలైజేషన్, మైనర్ ప్రోగ్రామ్ లేదా ప్రత్యేక పరిశోధనా రంగంగా అభివృద్ధి చేస్తున్నాయి. చైనా, సింగపూర్, కెనడా వంటి దేశాలు కూడా క్వాంటమ్ టెక్నాలజీపై భారీ పెట్టుబడులు పెడుతున్నాయి. భారత్ కూడా నేషనల్ క్వాంటమ్ మిషన్ ద్వారా క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్, కమ్యూనికేషన్, సెన్సింగ్, మెటీరియల్స్ రంగాల్లో పరిశోధనకు ప్రాధాన్యం ఇస్తోంది. కానీ ఒక విషయం స్పష్టంగా కనిపిస్తోంది—సాంప్రదాయ ఇంజినీరింగ్ బ్రాంచ్‌లను బలహీనపరచి వాటి స్థానంలో క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌ను అందరికీ తప్పనిసరి చేసిన నమూనా ప్రపంచంలోని ప్రముఖ విద్యా వ్యవస్థల్లో కనిపించడం లేదు.

క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్ గురించి ఇంజినీరింగ్ విద్యార్థులకు ప్రాథమిక అవగాహన కల్పించడం తప్పనిసరిగా ఉపయోగకరమే. క్విట్ అంటే ఏమిటి? సూపర్‌పొజిషన్, ఎంటాంగిల్‌మెంట్ అంటే ఏమిటి? క్వాంటమ్ కంప్యూటర్లు ఏ సమస్యలను పరిష్కరించగలవు? భవిష్యత్తులో సైబర్ సెక్యూరిటీపై వాటి ప్రభావం ఏమిటి? వంటి అంశాలపై ఒకటి లేదా రెండు క్రెడిట్ల ప్రాథమిక కోర్సు అందరికీ ఇవ్వవచ్చు. ఇది విద్యార్థుల్లో భవిష్యత్ టెక్నాలజీలపై అవగాహన పెంచుతుంది. ఆసక్తి ఉన్న విద్యార్థులు తరువాత లోతైన అధ్యయనం వైపు వెళ్లే అవకాశం ఉంటుంది. అయితే ఇక్కడే ఒక స్పష్టమైన గీత గీయాలి—అవగాహన కల్పించడం ఒకటి, అందరినీ క్వాంటమ్ నిపుణులుగా మార్చాలని ప్రయత్నించడం మరోటి.

ప్రస్తుతం ప్రపంచంలోని అత్యధిక సాంకేతిక వ్యవస్థలు ఇంకా సాంప్రదాయ ఇంజినీరింగ్ పునాదులపైనే నడుస్తున్నాయి.చిప్‌ల రూపకల్పనకు ఎలక్ట్రానిక్స్ అవసరం. విద్యుత్ ఉత్పత్తి, పంపిణీకి ఎలక్ట్రికల్ ఇంజినీరింగ్ అవసరం. వాహనాలు, యంత్రాలు, తయారీ పరిశ్రమలకు మెకానికల్ ఇంజినీరింగ్ అవసరం. భవనాలు, వంతెనలు, రహదారులు, మౌలిక సదుపాయాలకు సివిల్ ఇంజినీరింగ్ అవసరం.క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్ అభివృద్ధి చెందుతున్నందుకు ఈ రంగాల ప్రాముఖ్యత తగ్గిపోదు. పైగా క్వాంటమ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధికీ ఎలక్ట్రానిక్స్, మెటీరియల్ సైన్స్, మెకానికల్ సిస్టమ్స్, క్రయోజెనిక్స్, కంప్యూటర్ సైన్స్ వంటి అనేక సాంప్రదాయ రంగాల సహకారమే అవసరం.అందువల్ల పాత పునాదులను కూల్చి కొత్త భవిష్యత్తును నిర్మించలేం.

విద్యార్థులపై అకడమిక్ భారం

క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌ను లోతుగా అర్థం చేసుకోవడానికి లీనియర్ ఆల్జీబ్రా, కాంప్లెక్స్ నంబర్స్, ప్రాబబిలిటీ, మ్యాట్రిక్స్ థియరీ, క్వాంటమ్ మెకానిక్స్ వంటి అంశాల్లో మంచి పునాది అవసరం.ఈ ప్రాథమిక అంశాల్లోనే అనేక మంది ఇంజినీరింగ్ విద్యార్థులు ఇబ్బందులు పడుతున్న పరిస్థితిలో, సరైన అకడమిక్ తయారీ లేకుండా క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌ను తప్పనిసరి చేస్తే అది అర్థం చేసుకునే సబ్జెక్టుగా కాకుండా కేవలం పరీక్షలో ఉత్తీర్ణత సాధించడానికి గుర్తుపెట్టుకునే మరో సబ్జెక్టుగా మారిపోయే ప్రమాదం ఉంది. అది విద్యార్థుల్లో ఆసక్తిని పెంచదు; భయాన్ని, నిరుత్సాహాన్ని మాత్రమే పెంచుతుంది.

ఇదే అత్యంత కీలకమైన ప్రశ్న. దేశంలోని అనేక టైర్–2, టైర్–3 ఇంజినీరింగ్ కళాశాలల్లో ఇంకా నాణ్యమైన ఫ్యాకల్టీ కొరత ఉంది. క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌లో ఉపయోగించే Qiskit, Cirq వంటి ప్లాట్‌ఫారమ్‌లపై ప్రాథమిక అనుభవం ఉన్న అధ్యాపకులు కూడా చాలా పరిమితంగా ఉన్నారు.అలాంటి పరిస్థితుల్లో క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌ను సిలబస్‌లో చేర్చడం సులభం కావచ్చు. కానీ నాణ్యంగా బోధించడం మాత్రం అత్యంత క్లిష్టం.గతంలో క్లౌడ్ కంప్యూటింగ్, తర్వాత ఏఐ  మరియు మెషిన్ లెర్నింగ్  వంటి కోర్సులను అనేక సంస్థలు వేగంగా ప్రవేశపెట్టాయి. కానీ సరైన ఫ్యాకల్టీ శిక్షణ, ప్రయోగశాలలు, పరిశ్రమ అనుసంధానం లేకపోవడంతో కొన్ని కళాశాలల్లో అవి కేవలం “సిలబస్ సబ్జెక్టులు”గానే మిగిలిపోయాయి. క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్ మరింత క్లిష్టమైన రంగం. కాబట్టి సరైన తయారీ లేకుండా దీనిని తప్పనిసరి చేస్తే పరిస్థితి మరింత సమస్యాత్మకంగా మారే అవకాశం ఉంది.

క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌ను పూర్తిగా నిర్లక్ష్యం చేయడం కూడా సరైంది కాదు. అదే సమయంలో దానిని అందరికీ ఒకే స్థాయిలో తప్పనిసరి చేయడం కూడా హేతుబద్ధం కాదు.అందువల్ల ఒక బహుస్థాయి విద్యా విధానం అవసరం.మొదటి స్థాయి: అన్ని ఇంజినీరింగ్ విద్యార్థులకు క్వాంటమ్ టెక్నాలజీపై ప్రాథమిక అవగాహన.రెండవ స్థాయి: ఆసక్తి ఉన్న విద్యార్థులకు ఎలక్టివ్ కోర్సులు.మూడవ స్థాయి: ప్రతిభావంతులైన విద్యార్థులకు మైనర్, స్పెషలైజేషన్ లేదా అడ్వాన్స్‌డ్ ప్రోగ్రామ్‌లు.నాలుగవ స్థాయి: పరిశోధనాసక్తి ఉన్న విద్యార్థులకు క్వాంటమ్ అల్గారిథమ్స్, క్వాంటమ్ హార్డ్‌వేర్, క్వాంటమ్ కమ్యూనికేషన్ వంటి ప్రత్యేక పరిశోధనా అవకాశాలు.దీనికి ముందు అధ్యాపకులకు విస్తృతమైన శిక్షణ ఇవ్వాలి. గణితం, భౌతికశాస్త్రం వంటి పునాది అంశాలను బలోపేతం చేయాలి. పరిశ్రమలు, ఐఐటిలు, పరిశోధనా సంస్థలు, విశ్వవిద్యాలయాల మధ్య భాగస్వామ్యాన్ని పెంచాలి.

క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్ నిస్సందేహంగా భవిష్యత్తులో అత్యంత ప్రభావవంతమైన సాంకేతిక రంగాలలో ఒకటిగా మారే అవకాశం ఉంది. కానీ ఇంకా పూర్తిగా పరిపక్వం కాని సాంకేతికతను అందరికీ ఒకే విధంగా బలవంతం చేయడం విద్యా సంస్కరణ కాదు.భవిష్యత్తు కోసం విద్యార్థులను సిద్ధం చేయడం అంటే నేటి పునాదులను ధ్వంసం చేయడం కాదు. సాంప్రదాయ ఇంజినీరింగ్‌ను బలోపేతం చేస్తూనే కొత్త సాంకేతికతలకు మార్గం వేయడం నిజమైన విద్యా సంస్కరణ.1995లో భవిష్యత్తులో నానోబాట్ సర్జరీ వస్తుందని చెప్పి వైద్య విద్యలోని ప్రాథమిక కోర్సులను తగ్గించడం ఎంత అసంబద్ధమో, అలాగే క్వాంటమ్ భవిష్యత్తు పేరుతో నేటి ఇంజినీరింగ్ పునాదులను బలహీనపరచడం కూడా అంతే ప్రమాదకరం.క్వాంటమ్ కంప్యూటింగ్‌ను ఆహ్వానించాలి—కానీ హైప్‌తో కాదు, హేతుబద్ధమైన ప్రణాళికతో. కళాశాలలను బలోపేతం చేయకుండా, అధ్యాపకులకు శిక్షణ ఇవ్వకుండా, ప్రయోగశాలలు మరియు అకడమిక్ పునాదులను అభివృద్ధి చేయకుండా కేవలం కాగితంపై గొప్ప దార్శనికతను ప్రకటించడం వల్ల విద్యా వ్యవస్థ బలపడదు.క్వాంటమ్ భవిష్యత్తు కావచ్చు. కానీ ఆ భవిష్యత్తుకు చేరే మార్గం బలమైన పునాదుల మీదుగానే ఉండాలి.