日前，江蘇省錫山高級(jí)中學(xué)“量子計(jì)算理論與實(shí)驗(yàn)”正式開(kāi)課。這是量子計(jì)算首次進(jìn)入我國(guó)中小學(xué)課堂，引起了社會(huì)的高度關(guān)注。
那么，學(xué)校如何讓艱深理論做到通俗易懂?量子理論的思維方式，對(duì)于中學(xué)生而言有何重要意義?12月28日，科技日?qǐng)?bào)記者采訪(fǎng)了學(xué)校相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與專(zhuān)家。
巧妙的類(lèi)比，講出量子力學(xué)的趣味性
在江蘇省錫山高級(jí)中學(xué)唐江澎校長(zhǎng)看來(lái)，對(duì)量子科技人才的培養(yǎng)不僅僅是高校、研究所的責(zé)任，基礎(chǔ)教育也需要加強(qiáng)基礎(chǔ)理念和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，量子計(jì)算課程進(jìn)入中小學(xué)課堂，就是一次在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域?qū)α孔尤瞬艅?chuàng)新培養(yǎng)的有益探索。
如何開(kāi)設(shè)“量子計(jì)算理論與實(shí)驗(yàn)”課?江蘇省錫山高級(jí)中學(xué)充分發(fā)揮課程開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)開(kāi)展“產(chǎn)學(xué)研育一體化”合作，撰寫(xiě)課程綱要，精心制作課件，共同打磨課程，形成規(guī)范配套的教學(xué)課程。
22日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)核與粒子物理專(zhuān)業(yè)博士陳明來(lái)到學(xué)校，給學(xué)生們上了第一堂“量子計(jì)算原理與實(shí)驗(yàn)”課。目前，學(xué)校安排為每周二節(jié)課。
唐江澎告訴記者，神奇的量子世界具有諸多神奇的特性。老師通過(guò)巧妙的類(lèi)比，講出量子力學(xué)的趣味性，同學(xué)們會(huì)更容易接受量子力學(xué)基本概念。
比如說(shuō)，量子疊加我們稱(chēng)之為“分身術(shù)”，就是一個(gè)量子可以同時(shí)存在好幾種狀態(tài);量子的糾纏特性我們稱(chēng)之為“心靈感應(yīng)”，有兩個(gè)共同來(lái)源的微觀(guān)粒子，只要其中一個(gè)粒子狀態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)狀態(tài)立即會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。
“我們還給同學(xué)們開(kāi)了書(shū)單，如《量子計(jì)算與量子信息原理》《上帝擲骰子嗎——量子物理史話(huà)》等，課余可以自己讀書(shū)研究，加深理解。”陳明說(shuō)。
記者了解到，學(xué)校基于國(guó)儀量子金剛石量子計(jì)算教學(xué)機(jī)，同學(xué)們可以親手做實(shí)驗(yàn)，如連續(xù)波實(shí)驗(yàn)、拉比振蕩實(shí)驗(yàn)、回波實(shí)驗(yàn)、T2實(shí)驗(yàn)、DJ實(shí)驗(yàn)等，讓同學(xué)們體驗(yàn)量子計(jì)算與普通計(jì)算的不同之處，探索量子計(jì)算在新藥研究、大數(shù)據(jù)算法、密碼破解等領(lǐng)域的應(yīng)用。通過(guò)做實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可以更為直觀(guān)地感知量子世界，效果非常好。
量子科技人才，尚未形成梯隊(duì)儲(chǔ)備
量子科學(xué)作為物理學(xué)、信息學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和材料科學(xué)等眾多學(xué)科研究的重大突破口，已成為國(guó)際前沿科技研究必爭(zhēng)的制高點(diǎn)，會(huì)對(duì)國(guó)家安全、國(guó)防軍事、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、金融等領(lǐng)域乃至人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生革命性影響。
專(zhuān)家介紹，在美國(guó)，量子計(jì)算教育已經(jīng)被寫(xiě)入全國(guó)K12教育法案。這是由于量子技術(shù)發(fā)達(dá)和普及，終將把人類(lèi)社會(huì)帶入量子時(shí)代。
我國(guó)科技工作者已經(jīng)站在了“第二次量子科學(xué)革命”的最前沿，但后續(xù)量子科技的人才培養(yǎng)還很急迫，尚未形成梯隊(duì)儲(chǔ)備。
因此，超前將量子理論的思維方式傳授給孩子，可以讓他們迅速融入世界發(fā)展的最前沿，培養(yǎng)其濃厚的科學(xué)興趣。
“熱愛(ài)的力量是巨大的，超越一切功利性的選擇。而持久的熱愛(ài)必將推動(dòng)一大批創(chuàng)新人才的成長(zhǎng)。”唐江澎說(shuō)，未來(lái)，我們將深化校企合作，讓量子科學(xué)教育惠及更多中小學(xué)學(xué)生。(記者過(guò)國(guó)忠 通訊員顏丙松)
