Für wen: Lehrkräfte der Physik mit Interesse an schulischen Experimenten zu den Themen Quantenphysik und Quantentechnologie
Veranstalter: Prof. Dr. Stefan Heusler, Dr. Alexander Pusch, Nils Haverkamp (WWU Münster) & Prof. Dr. Markus Gregor (FH Münster)
Termin: Fr., 3. Juni 2022
Ort: Institut für Didaktik der Physik, Wilhelm Klemm Str- 10, (R 238), 48149 Münster
Zeit: 14:30 bis 17:30 Uhr
Anmeldung: Per Mail an Claudia Musiol, claudia.musiol@wwu.de, Betreff „Fortbildung Quantentechnologie“
Flyer: Der Flyer der Lehrerfortbildung ist hier als Download verfügbar.
Inhalte: Aktuell entwickeln sich die modernen Quantentechnologien sehr dynamisch: Die Kontrolle und Manipulation einzelner Qubits als technologische Ressource für Sensorik, Computing und Kommunikation wird weltweit und mit hoher staatlicher und industrieller Förderung vorangetrieben. Die neuen Quantentechnologien liefern zahlreiche Anwendungsbezüge, die auch in die Lehre Einzug finden können. Hierbei steht die Funktionsweise der Technologie im Vordergrund, zu deren Verständnis ein phänomenologischer Zugang genügt. Weder mathematische Details, welche die Grenzen der Schulmathematik sprengen, noch historische Einblicke zur Entwicklung der Quantentheorie sind dabei Voraussetzung. Die Funktionsweise einer Transistorschaltung ist ohne tiefe Kenntnisse der Halbleiter- und Vielteilchen-Quantenphysik nachvollziehbar. Analog sind Quanten- algorithmen durch Qubits und Gatter zu beschreiben und von der grundsätzlichen Funktionsweise verständlich, ohne die physikalische Realisierung im Detail zu kennen.
In dieser Fortbildung widmen wir uns Quantentechnologien aus zwei Perspektiven: Einer experimentellen, bei der u.a. Farbzentren im Diamant als ein experimenteller Zugang zu Qubits vorgestellt wird, der tatsächlich im Schulunterricht durchgeführt werden kann. Die zweite Perspektive sind Modellierungen, wobei ein besonderer Fokus auf Themen gelegt wird, die nahe am bestehenden Lehrplan sind (z.B. Unschärferelation, Tunneleffekt, etc), gleichzeitig aber Relevanz für Anwendungen im Bereich Quantentechnologie haben.
Literatur:
Rainer Müller, Franziska Greinert, Malte S. Ubben und Stefan Heusler. 2021. „Quantentechnologien im Lehrplan. Welche Rolle sollten aktuelle Anwendungen der Quantenphysik in der Schule spielen?“ Physik Journal20: 86-89.
Haverkamp Nils, Pusch Alexander, Heusler Stefan, Gregor Markus. 2022. ‘A simple modular kit for various wave optic experiments using 3D printed cubes for education.’ Physics Education 2022, Nr. 57: 1-13. doi: 10.1088/1361-6552/ac4106