論文の概要: Quantum Picturalism: Learning Quantum Theory in High School

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.03653v1
• Date: Wed, 6 Dec 2023 18:16:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-07 13:58:30.394339
• Title: Quantum Picturalism: Learning Quantum Theory in High School
• Title（参考訳）: 量子ピクトラリズム:高校における量子理論の学習
• Authors: Selma D\"undar-Coecke, Lia Yeh, Caterina Puca, Sieglinde M.-L. Pfaendler, Muhammad Hamza Waseem, Thomas Cervoni, Aleks Kissinger, Stefano Gogioso, Bob Coecke
• Abstract要約: 量子理論は、しばしば学び、教えることが難しいと見なされる。 本稿では,量子論と計算の基本的な概念を教える新しいアプローチとして,量子ピクトラリズム(Quantum Picturalism)を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3764231189632788
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum theory is often regarded as challenging to learn and teach, with advanced mathematical prerequisites ranging from complex numbers and probability theory to matrix multiplication, vector space algebra and symbolic manipulation within the Hilbert space formalism. It is traditionally considered an advanced undergraduate or graduate-level subject. In this work, we challenge the conventional view by proposing "Quantum Picturalism" as a new approach to teaching the fundamental concepts of quantum theory and computation. We establish the foundations and methodology for an ongoing educational experiment to investigate the question "From what age can students learn quantum theory if taught using a diagrammatic approach?". We anticipate that the primary benefit of leveraging such a diagrammatic approach, which is conceptually intuitive yet mathematically rigorous, will be eliminating some of the most daunting barriers to teaching and learning this subject while enabling young learners to reason proficiently about high-level problems. We posit that transitioning from symbolic presentations to pictorial ones will increase the appeal of STEM education, attracting more diverse audience.
• Abstract（参考訳）: 量子論は、複素数や確率論から行列乗法、ベクトル空間代数、ヒルベルト空間形式論における記号的操作まで、高度な数学的前提条件によって、学び、教えることが難しいとみなされる。 伝統的に上級の学部または大学院レベルの科目とみなされる。 本研究では,量子論と計算の基本的な概念を教える新しいアプローチとして「量子ピクトラル主義」を提案することにより,従来の考え方に挑戦する。 我々は,現在進行中の教育実験の基礎と方法論を確立し,「図式的アプローチを用いて教えた場合,学生は量子論を学べる年齢から」という問いを考察する。 概念的には直観的だが数学的に厳密なダイアグラム的アプローチを利用する主な利点は、この課題の教えや学習において最も厄介な障壁を排除しつつ、若い学習者が高度な問題に熟達することを可能にすることである。 シンボリックプレゼンテーションからピクチャリアルプレゼンテーションへの移行は、STEM教育の魅力を高め、より多様なオーディエンスを惹きつけると仮定する。

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