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La quantistica è lo studio dell'universo su scala più piccola. Gli strani comportamenti che si verificano su scala atomica sono fondamentali per le tecnologie che alimentano i nostri computer e molti altri dispositivi moderni. I recenti progressi che consentono una maggiore manipolazione di questi strani comportamenti hanno spinto i quanti in una nuova era e sono promettenti per progressi tecnologici nel campo dell’informatica, del rilevamento e delle comunicazioni. Queste nuove tecnologie potrebbero rappresentare il panorama del posto di lavoro per gli studenti delle scuole superiori di oggi.

Per entusiasmare gli studenti delle scuole superiori riguardo alla promessa delle tecnologie quantistiche e prepararli per questo futuro, la George Mason University e Connected DMV hanno tenuto il programma Pathways to Quantum Immersion nel mese di luglio. Questo programma ha riunito studenti delle scuole superiori di 21 scuole della regione metropolitana di Washington, DC, per esplorare opportunità di istruzione, ricerca e carriera incentrate sui quanti.

Il programma transdisciplinare è stato coordinato da Jessica Rosenberg, professoressa associata di fisica di Mason e direttrice dell'istruzione presso il Mason's Quantum Science and Engineering Center (QSEC), e Nancy Holincheck, professoressa assistente del Mason College of Education and Human Development, direttore associato, Center for Social Equity Attraverso l'educazione scientifica e co-coordinatore del programma accademico del programma Advanced Studies in Teaching and Learning.

I partecipanti hanno iniziato con un programma virtuale di due settimane in cui hanno appreso i concetti chiave quantistici, si sono impegnati con i fenomeni quantistici utilizzando polarizzatori e simulazioni di esperimenti tra cui l'esperimento della doppia fenditura, hanno appreso le applicazioni delle tecnologie quantistiche e sono stati introdotti alle carriere quantistiche.

Dopo il programma virtuale, gli studenti hanno trascorso una settimana presso il Fairfax Campus di Mason per un fitto programma di programmazione dal vivo che includeva conferenze, discussioni e visite ai siti che lavorano sulla quantistica a Mason e nella regione.

I partecipanti hanno visitato diversi laboratori impegnati nella ricerca quantistica, tra cui il laboratorio di chimica quantistica di Yun Yu che sta studiando materiali bidimensionali, il laboratorio di biofisica di Rob Cressman che utilizza sensori quantistici per studiare il cervello, il laboratorio di fisica di Karen Sauer che sta sviluppando sensori quantistici per rilevare i campi magnetici. campi e il laboratorio del direttore del QSEC Patrick Vora per conoscere la ricerca sui materiali quantistici.

"Ho imparato a conoscere la ricerca interdisciplinare, collaborativa e connessa su una varietà di argomenti quantistici: alcuni di cui avevo già sentito parlare e alcuni campi emergenti erano nuovi per me", ha affermato Shivani Nadella, uno studente dell'ultimo anno in ascesa alla Freedom High School di South Riding, Virginia. . “I professori erano molto competenti ed entusiasti di condividere la loro esperienza o le risorse necessarie per scoprire e perseguire la tua passione.”

Nadella aveva inizialmente intenzione di conseguire una laurea in informatica una volta arrivata al college, ma ha detto che, come risultato di questa esperienza, sta prendendo in considerazione una doppia specializzazione in fisica.

Oltre a Mason, i partecipanti al programma hanno potuto vedere il lavoro quantistico svolto presso la NASA, l’Università del Maryland, il MITRE e la George Washington University. Al Goddard Space Flight Center della NASA, gli studenti hanno appreso il ruolo dei quanti nelle comunicazioni e hanno potuto vedere i laboratori quantistici e altre strutture come l'alta baia dove viene assemblato il telescopio romano Nancy Grace.

All’Università del Maryland, hanno potuto vedere molti laboratori quantistici, tra cui un ciclotrone e un computer quantistico. Il tour MITRE prevedeva un panel sulla carriera, nonché visite ai laboratori di nano-biotecnologia e di rilevamento della vista dell'azienda. L'impianto di nanofabbricazione della George Washington University ha mostrato loro il lavoro svolto con microscopi elettronici a scansione e trasmissione.

La visita finale degli studenti è stata all'ufficio esecutivo Eisenhower della Casa Bianca per le presentazioni dei membri dell'ufficio di coordinamento delle politiche quantistiche in materia di scienza e tecnologia e un tour dell'edificio.

Holincheck ha affermato che questa esperienza è stata importante per l'accesso alle opportunità e alle informazioni sulla carriera. "Gli studenti hanno incontrato diversi scienziati che lavorano nel campo delle tecnologie quantistiche e della politica quantistica e hanno ascoltato da loro le applicazioni e le carriere quantistiche attuali e future", ha affermato. “Questo programma è un modo per fornire un accesso equo alle conoscenze e alle opportunità STEM per gli studenti di tutta la nostra regione”.