論文の概要: High schoolers excel at Oxford quantum course using pictorial mathematics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.00141v1
- Date: Fri, 28 Nov 2025 17:11:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-02 19:46:34.090422
- Title: High schoolers excel at Oxford quantum course using pictorial mathematics
- Title（参考訳）: 画像数学を用いたオックスフォード量子コースの高校生のエクササイズ
- Authors: Bob Coecke, Aleks Kissinger, Stefano Gogioso, Selma Dündar-Coecke, Caterina Puca, Lia Yeh, Muhammad Hamza Waseem, Emmanuel M. Pothos, Sieglinde Pfaendler, Vincent Wang-Mascianica, Thomas Cervoni, Ferdi Tomassini, Vincent Anandraj, Peter Sigrist, Ilyas Khan,
- Abstract要約: 私たちは第2次量子革命の幕開けを迎えており、個々の量子システムを創造し、制御する能力は、変革的な進歩を促進するのに向いている。
量子理論は長年、学ぶのが難しいと信じられてきた。
本稿では,量子物理学の新しい視覚数学的言語Quantum Picturalismについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6388216877850615
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We are at the dawn of the second quantum revolution, where our ability to create and control individual quantum systems is poised to drive transformative advancements in basic science, computation, and everyday life. However, quantum theory has long been conceived as notoriously hard to learn, creating a significant barrier to workforce development, informed decision-making by stakeholders and policymakers, and broader public understanding. This paper is concerned with Quantum Picturalism, a novel visual mathematical language for quantum physics. Originally developed over two decades ago to explore the foundational structure of quantum theory, this rigorous diagrammatic framework has since been adopted in both academia and industry as a powerful tool for quantum computing research and software development. Here, we demonstrate its potential as a transformative educational methodology. We report the findings from a pilot study involving 54 UK high school students, randomly selected from a pool of 734 volunteers across the UK. Despite the absence of advanced mathematical prerequisites, these students demonstrated a strong conceptual grasp of key quantum principles and operations. On an assessment comprising university graduate-level exam questions, participants achieved an 82% pass rate, with 48% obtaining a distinction-level grade. These results pave the way for making quantum more inclusive, lowering traditional cognitive and demographic barriers to quantum learning. This approach has the potential to broaden participation in the field and provide a promising new entry point for stakeholders, future experts, and the general public.
- Abstract（参考訳）: 私たちは第2次量子革命の幕開けを迎えており、個々の量子システムを創造し、制御する能力は、基礎科学、計算、日常生活における変革的な進歩を加速させるのに役立つ。
しかし、量子理論は長年に渡り、学習が難しいと認識され、労働力開発への重要な障壁となり、利害関係者や政策立案者による意思決定を知らされ、より広範な大衆の理解がもたらされた。
本稿では,量子物理学の新しい視覚数学的言語Quantum Picturalismについて述べる。
もともと20年以上前に量子理論の基礎構造を探るために開発されたこの厳密な図式フレームワークは、その後、量子コンピューティングの研究とソフトウェア開発のための強力なツールとして、学術と産業の両方で採用されている。
ここでは、変革的教育方法論としての可能性を実証する。
英国全土の734名のボランティアから無作為に選抜された54人の高校生を対象としたパイロット研究の結果を報告する。
高度な数学的前提条件が欠如しているにもかかわらず、これらの学生は重要な量子原理と演算の強力な概念的理解を示した。
大学卒レベルの受験試験を含む評価では、合格率は82%、合格率は48%であった。
これらの結果は、量子をより包括的にし、従来の認知的および人口統計学的障壁を量子学習に還元する道を開く。
このアプローチは、この分野への参加を広げ、利害関係者、将来の専門家、一般大衆に有望な新たなエントリーポイントを提供する可能性がある。
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