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使量子物理在学校更容易消化

科学知识 2025-10-13 6557

摘要:一个物理教育者团队正在专注于在学校教量子物理学的新方法。传统的课堂教学倾向于专注于介绍量子物理学起源的历史,这通常会给学习者带来问题。以量子测量过程为例,研究人员现在已经根据两国系统发表了有关学习量子物理学的第一个经验发现。...

研究人员,包括莱比锡大学的物理教育专家Philipp Bitzenbauer教授,专注于所谓的Qubits。这些是两态系统,是最简单,同时最重要的量子系统,可用于描述许多情况。控制和操纵这些量子位在现代量子技术中起着核心作用。

使量子物理在学校更容易消化

根据Bitzenbauer的说法,到目前为止,还没有关于使用两国系统在学习者中发展概念理解的这些方法的有效性的实证研究。关于基于两国系统的不同教学方法的特定优势和缺点,也缺乏科学研究。 “使用量子测量过程的示例,这是量子物理学的核心问题之一,我们展示了如何开发一种可以用作干预研究的一部分在现场中使用的调查方法。关注两国系统的教学概念确实比传统方法更像是学习的,”是基于莱皮兹的物理学教育专业人士说的,这是纸上第一篇论文的物理学教育专家。”

近年来,制造两国系统理解量子物理学的起点一直是讨论的主题。根据Bitzenbauer的说法,这种方法为现代量子技术打开了大门,无论是量子加密还是量子计算。量子密码学的目的之一是使沟通安全免于。量子计算机可用于解决问题,即使超级计算机也只能在很长一段时间后才能解决,例如将大整数分解为主要因素。

Bitzenbauer说:“我和我的团队正在努力使量子技术的突破性潜力可供学童使用。”美国物理学会(APS)邀请他于2025年3月在洛杉矶的APS全球物理峰会上介绍该项目的结果。

Bitzenbauer指出,2025年将是量子科学技术的国际年份:科学界可以回顾100年的量子力学创造世界历史。尽管如此,它仍在今天继续这样做。科学家们正在谈论第二次量子革命,该革命将以与20世纪的量子革命相同的方式来塑造新世纪。 “如今,重点是从多体系统到控制和操纵单电子,单个光子或更一般而言的量子系统中的单个自由度。最简单,最重要的量子系统只有两个自由度 - 两国系统。这是学校教学量子物理学的起点,”研究者。

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