SAMOP 2023 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 20: Poster – Quantenphysik

DD 20.5: Poster

Montag, 6. März 2023, 17:00–19:00, Empore Lichthof

Analyse Graphischer Repräsentationen zu Qubits — •Eva Rexigel^1,2, Anna Donhauser², Jonas Bley¹, Alda Arias^1,2, Artur Widera¹ und Jochen Kuhn² — ¹RPTU Kaiserslautern Landau, Kaiserslautern — ²LMU München, München

Quantentechnologien erfahren immer größeres wssenschaftliches und auch gesellschaftliches Interesse, und werden somit auch im Bereich der Hochschullehre immer relevanter. Eine wichtige Rolle nehmen hierbei Quanten-Bits, sog. Qubits, ein. Analog zu den klassischen Bits können sich Qubits im Zustand 0 oder 1 befinden. Darüber hinaus ist jedoch auch jede Superposition dieser beiden Basiszustände möglich. In einem System aus mehreren Qubits ist außerdem jede Superposition der gemeinsamen Basiszustände zulässig. Aktuell gibt es keine einheitliche graphische Darstellung von Qubit-Systemen. Populäre graphische Repräsentationen, wie die Blochkugel, bieten kontextspezifische Vorteile. Sie sind im Allgemeinen jedoch nicht universell anwendbar. Für eine vollständige Erklärung quantentechnologischer Zusammenhänge müssen Lehrende deshalb auf unterschiedliche graphische Repräsentationen zurückgreifen.

Ausgehend von aktuellen Forschungserkenntnissen werden die derzeit genutzten graphisch-visuellen Repräsentationen zu Qubit-Systemen hinsichtlich ihrer Einsazufähigkeit untersucht. Der Fokus liegt dabei auf der Analyse der jeweiligen repräsentationalen Funktion und den damit einhergehenden kognitiven Aufgaben. Das Ziel ist, spezifische Vorteile und mögliche Lernhindernisse bei der graphischen Darstellung von Qubit-Systemen zu identifizieren.