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Mit Qubits zur Quantenphysik
ein quanteninformationstheoretischer Zugang für den Schulunterricht
David Schaubmair
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lehramt Sek (AB) UF Mathematik UF Physik
Betreuer*in
Beatrix Hiesmayr
DOI
10.25365/thesis.69860
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11131.75596.237574-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit befasst sich mit quanteninformationstheoretischen Aspekten der Quantenphysik und gliedert sich in einen fachlichen und einen didaktischen Teil. Der erste Teil richtet sich inhaltlich an Studierende und interessierte Lehrpersonen, hierfür wird auf Grundkenntnisse zur Quantenphysik aufgebaut, um grundlegende Inhalte der Quanteninformationstheorie mit einem Fokus auf Quantencomputer darzustellen. Hierdurch soll eine kompakte Zusammenfassung zu physikalischen Grundlagen mit besonderem Augenmerk auf Verschränkung geboten werden, welche
um eine theoretische Betrachtung der Funktionsweise von Quantencomputern und eine Diskussion des derzeitigen Entwicklungsstands erweitert wird. In einem zweiten Teil wird ein Zugang zur Quantenphysik im Schulunterricht vorgestellt, welcher auf die Thematisierung von Qubits aufbaut und die zuvor genannten Inhalte auf Schulniveau herunterbrechen und damit in den Unterricht
bringen soll. Durch diesen inhaltlichen Aufbau auf Zwei-Level-Systeme werden grundlegende Charakteristika der Quantenmechanik an diskreten Systemen erarbeitet, wodurch eine spätere Ausweitung auf kontinuierliche Systeme und deren Behandlung unter diesen Gesichtspunkten ermöglicht werden soll.
Abstract
(Englisch)
This thesis deals with quantum information theory aspects of quantum physics and consists of a technical and a didactical part. In terms of content, the first part is aimed at students and interested teachers. For this purpose, knowledge of quantum physics is built upon in order to
present fundamental contents of quantum information theory with a focus on quantum computers. Hereby a compact summary of physical basics with special emphasis on entanglement is offered, which is extended by a theoretical consideration of the functioning of quantum computers and a discussion of the current state of development. In a second part, an approach to teaching quantum physics in secondary education is presented, which builds on the topic of qubits and thus brings the aforementioned content into the classroom by breaking it down to school level. In this approach basic characteristics of quantum mechanics are worked out on discrete systems by using this content structure that is based on two-level systems, whereby a later extension to continuous systems and their treatment under these points of view is to be made possible.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
quantum computer quantum physics qubits entanglement school education
Schlagwörter
(Deutsch)
Quantencomputer Quantenphysik Qubits Verschränkung Schule Unterricht
Autor*innen
David Schaubmair
Haupttitel (Deutsch)
Mit Qubits zur Quantenphysik
Hauptuntertitel (Deutsch)
ein quanteninformationstheoretischer Zugang für den Schulunterricht
Paralleltitel (Englisch)
Quantum physics with qubits
Paralleluntertitel (Englisch)
an approach to teaching quantum phyics based on Quantum Information Theory
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
133 Seiten, 27 ungezählte Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Beatrix Hiesmayr
Klassifikation
33 Physik > 33.23 Quantenphysik
AC Nummer
AC16413708
Utheses ID
59507
Studienkennzahl
UA | 199 | 520 | 523 |