Lehre

Von Qubits lernen

Ein neuer Zugang zur Quantenphysik für den Schulunterricht − moderne Forschung im Visier

  • Wolfgang Dür
  • 06 / 2017 Seite: 43

Die Quantenphysik verdient wegen ihrer enormen Bedeutung einen Platz im Schulunterricht. Eine auf den Erkenntnissen der Quanteninformationstheo­rie basierende Sicht erlaubt Schülerinnen und Schülern einen konzeptionell einfachen und gleichzeitig modernen Zugang zur Quantenphysik. Dieser ermöglicht auch die Diskussion von modernen Forschungs­themen und Zukunftstechnologien.

Die Quantenmechanik beschreibt die mikroskopische Welt mit bisher unerreichter Genauigkeit. Sie bildet zudem die Basis für moderne technische Anwendungen wie Laser oder Kernspintomograph. Der Formalismus ist sehr gut ausgearbeitet und verstanden, doch noch immer bestehen zahlreiche offene Fragen.

Die Grundlagen der Quantenphysik sind bereits seit geraumer Zeit Bestandteil des Lehrplans der Sekundarstufe 2. Die behandelten Themen orientieren sich dabei stark an historischen Aspekten. In den letzten beiden Jahrzehnten hat allerdings ein Wandel in der quantenphysikalischen Forschung stattgefunden. Anwendungsmöglichkeiten sind gegenüber fundamentalen Fragen in den Vordergrund gerückt. Dank eindrucksvoller Fortschritte bei der Kontrolle von Quantensys­temen ist es heutzutage möglich, einzelne Atome und Photonen gezielt zu manipulieren und damit für Anwendungen zu nutzen [1]. Sogar die Beobachtung von Quanteneffekten bei immer größeren, beinahe makroskopischen Systemen wird diskutiert und vorangetrieben [2]. Technologien wie Teleportation, Quantenkryptographie, Quanteninternet oder Quantencomputer haben das Potenzial, unsere Gesellschaft nachhaltig zu beeinflussen. Diese Entwicklungen bieten auch neue Möglichkeiten für den Schulunterricht und erlauben zukünftigen Generationen, Einblicke in die moderne Physik zu geben und auf die wichtige Rolle von Naturwissenschaft und Technik in unserer Gesellschaft hinzuweisen...

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