量子计算的全纳学习：利用解谜游戏 Quantum Odyssey 支持量子素养目标
物理教育
2021-06-15 v1 量子物理
摘要
随着应用领域的广泛以及可用于商用的量子计算硬件的出现，如何让不同背景的人具备量子素养成为一项教育挑战。Quantum Odyssey 是一款新型计算机软件，有望成为人们无需任何先决条件即可学习量子计算的媒介。它旨在通过视觉提示与解谜游戏实现这一目标，无需用户具备传统上研究量子算法所必需的计算机编程甚至线性代数背景。本文报告了我们在一项 UKRI 公民科学资助下使用 Quantum Odyssey 教授如何构建量子计算算法的发现。课程包含 30 分钟游戏，对象为英国两所学校的 10 组、每组 5 名、年龄 11 至 18 岁的学生。结果表明，Quantum Odyssey 的视觉方法能高效以视觉交互形式呈现反直觉的量子计算逻辑。这使未经训练者能直观快速地掌握困难概念，并解决当今硕士课程中以数学形式给出的传统问题。结果还显示，游戏后学生对量子物理的兴趣增加，对学习量子系统计算背后数学知识的开放性与好奇心提高。参与者形成了视觉而非数学的直觉，使其能理解并正确回答入门级技术性量子信息科学问题。
引用
@article{arxiv.2106.07077,
title = {Inclusive learning for quantum computing: supporting the aims of quantum literacy using the puzzle game Quantum Odyssey},
author = {Laurentiu Nita and Nicholas Chancellor and Laura Mazzoli Smith and Helen Cramman and Gulsah Dost},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.07077},
year = {2021}
}
备注
26 pages, 5 figures, results of a feasibility study using Quantum Odyssey to teach quantum computing in schools