高中生运用图示数学在奥克林量子课程中取得优异成绩

我们正处于第二个量子革命的 dawn 上，人类创造和控制单个量子系统的能力已准备好推动基础科学、计算以及日常生活中的变革性进展。然而，量子理论长期以来一直被认为难以学习，成为人才培养、利益相关者和政策制定者进行知情决策以及更广泛公众理解的主要障碍。本文关注量子图式主义 (Quantum Picturalism)，这是一种用于量子物理的新型可视数学语言。该方法始于两十年前为探索量子理论基础结构而开发，随后被学术界和产业界采纳，作为量子计算研究和软件开发的强大工具。本文展示了其作为变革性教育方法的潜力。我们报告了针对 54 名来自 734 名英国高中生志愿者中随机抽取者的 pilot 研究结果。尽管缺乏高级数学先决条件，这些学生在关键量子原理和操作方面展现了强大的概念理解。在由大学研究生水平考试问题组成的评估中，参与者以 82% 的通过率获胜，48% 获得区分水平的成绩。这些结果为使量子更具包容性、降低传统认知和人口统计学障碍到量子学习之路。该方法有望拓宽参与范围，为利益相关者、未来专家和广大公众提供量子学习的新入口。