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培养科学兴趣 量子计算进入中学课堂

日前,江苏省锡山高级中学“量子计算理论与实验”正式开课。这是量子计算首次进入我国中小学课堂,引起了社会的高度关注。

那么,学校如何让艰深理论做到通俗易懂?量子理论的思维方式,对于中学生而言有何重要意义?12月28日,科技日报记者采访了学校相关领导与专家。

巧妙的类比,讲出量子力学的趣味性 

在江苏省锡山高级中学唐江澎校长看来,对量子科技人才的培养不仅仅是高校、研究所的责任,基础教育也需要加强基础理念和科学素养的培养,量子计算课程进入中小学课堂,就是一次在基础教育领域对量子人才创新培养的有益探索。

如何开设“量子计算理论与实验”课?江苏省锡山高级中学充分发挥课程开发的优势,通过开展“产学研育一体化”合作,撰写课程纲要,精心制作课件,共同打磨课程,形成规范配套的教学课程。

22日,中国科学技术大学核与粒子物理专业博士陈明来到学校,给学生们上了第一堂“量子计算原理与实验”课。目前,学校安排为每周二节课。

唐江澎告诉记者,神奇的量子世界具有诸多神奇的特性。老师通过巧妙的类比,讲出量子力学的趣味性,同学们会更容易接受量子力学基本概念。

比如说,量子叠加我们称之为“分身术”,就是一个量子可以同时存在好几种状态;量子的纠缠特性我们称之为“心灵感应”,有两个共同来源的微观粒子,只要其中一个粒子状态发生变化,另一个状态立即会发生相应变化。

“我们还给同学们开了书单,如《量子计算与量子信息原理》《上帝掷骰子吗——量子物理史话》等,课余可以自己读书研究,加深理解。”陈明说。

记者了解到,学校基于国仪量子金刚石量子计算教学机,同学们可以亲手做实验,如连续波实验、拉比振荡实验、回波实验、T2实验、DJ实验等,让同学们体验量子计算与普通计算的不同之处,探索量子计算在新药研究、大数据算法、密码破解等领域的应用。通过做实验,同学们可以更为直观地感知量子世界,效果非常好。

量子科技人才,尚未形成梯队储备 

量子科学作为物理学、信息学、计算机科学和材料科学等众多学科研究的重大突破口,已成为国际前沿科技研究必争的制高点,会对国家安全、国防军事、产业经济、金融等领域乃至人类社会产生革命性影响。

专家介绍,在美国,量子计算教育已经被写入全国K12教育法案。这是由于量子技术发达和普及,终将把人类社会带入量子时代。

我国科技工作者已经站在了“第二次量子科学革命”的最前沿,但后续量子科技的人才培养还很急迫,尚未形成梯队储备。

因此,超前将量子理论的思维方式传授给孩子,可以让他们迅速融入世界发展的最前沿,培养其浓厚的科学兴趣。

“热爱的力量是巨大的,超越一切功利性的选择。而持久的热爱必将推动一大批创新人才的成长。”唐江澎说,未来,我们将深化校企合作,让量子科学教育惠及更多中小学学生。

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