SAMOP 2023 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 9: Quantenphysik II

DD 9.2: Vortrag

Montag, 6. März 2023, 14:50–15:10, DD 111

Analyse und evidenzbasierte Konzeption von Qubit-Modellen — •Anna Donhauser¹, Stefan Küchemann¹, Lukas Sigl², Björn Ladewig¹, Judith Gabel¹ und Jochen Kuhn¹ — ¹Ludwig-Maximilians-Universität München — ²Technische Universität München

Die Modellbildung nimmt eine zentrale Rolle in der Fachphysik und Fachdidaktik ein. Je komplexer, abstrakter oder unsichtbarer diese physikalischen Zusammenhänge sind, desto notwendiger werden Modelle. Folglich braucht gerade die Quantenphysik allgemein und Quantentechnologie im Speziellen Methoden zur Visualisierung ihrer Phänomene. Existierende Qubit-Modelle bieten kontextspezifische Vorteile, geraten jedoch schnell an ihre Grenzen, weshalb Lehrende für eine vollständige Erklärung quantenphysikalischer Zusammenhänge auf unterschiedliche Modelle zurückgreifen müssen. Die Lernwirksamkeit der einzelnen Qubit-Modelle, Vorteile und Schwierigkeiten im Umgang mit bestehenden Visualisierungen wurden im Rahmen einer Eyetracking-Studie überprüft. Die Ergebnisse dieser Studie dienten der Entwicklung eines neuen Modells. Unser Anspruch bei der Konzeption einer Visualisierung zentraler Quanten-Phänomene wie Superposition, Verschränkung und Registerzustände von Qubit-Systemen, bestand darin, umfassend einsetzbar zu sein und die Vorteile vorhandener Repräsentationen zu vereinen.

Im Vortrag werden die gängigsten Darstellungen kontrastiert und das auf Basis der Eyetracking-Studie rekonstruierte, neue Modell vorgestellt.