本科教学实验室中量子光学实验的实施与目标

随着量子信息科学与技术(QIST)日益普及并不仅出现在研究实验室也出现在工业界，许多教育工作者正在思考如何最好地将量子力学学习纳入各级教育。尽管大量关注集中于非实验课程中的量子概念，当前QIST工作具有显著的实验成分。许多本科实验课程教师希望为学生提供操作量子实验的机会。一种常见方式是通过常被称为“单光子实验”的一系列量子光学实验。这些实验用研究实验室常见设备演示基础量子现象；然而它们资源密集，并非所有机构都能负担。因此，了解这些实验为学生提供的独特便利至关重要。作为起点，我们调查并访谈了在本科课程中使用单光子实验的教师，询问其使用方式与原因。我们描述了量子及超一年级实验室课程中最常用实验、学生所执行动作的普遍程度，以及从概念知识到实验技能再到学生情感的学习目标。最后，我们基于这些数据提出一些策略，展示教师如何应对准备学生操作概念与技术复杂实验、以及平衡技术技能训练与实验完成的常见挑战。