TRADUCTION DE :
Making quantum physics easier to digest in schools: Experts encourage focus on two-state systems
Rendre la physique quantique plus accessible à l’école : les experts encouragent à se concentrer sur les systèmes à deux états
par Susann Sika, Université de Leipzig
Crédit : Pixabay/CC0 Public Domain
Une équipe d’enseignants en physique d’Italie, de Hongrie, de Slovénie et d’Allemagne se concentre sur une nouvelle approche de l’enseignement de la physique quantique à l’école. L’enseignement traditionnel en classe a tendance à se concentrer sur la présentation de l’histoire des origines de la physique quantique, ce qui pose souvent des problèmes aux apprenants.
En prenant comme exemple le processus de mesure quantique, les chercheurs ont maintenant publié leurs premières conclusions empiriques sur l’apprentissage de la physique quantique – basé sur des systèmes à deux états – dans Physical Review Physics Education Research.
Les chercheurs, dont le professeur Philipp Bitzenbauer, spécialiste de l’enseignement de la physique à l’Université de Leipzig, se concentrent sur ce que l’on appelle les qubits. Il s’agit de systèmes à deux états, les systèmes quantiques les plus simples et en même temps les plus importants qui peuvent être utilisés pour décrire de nombreuses situations. Le contrôle et la manipulation de ces qubits jouent un rôle central dans les technologies quantiques modernes.
Selon Bitzenbauer, il n’existe jusqu’à présent aucune étude empirique sur l’efficacité de ces approches utilisant des systèmes à deux états pour développer la compréhension conceptuelle chez les apprenants. Il manque également des recherches scientifiques sur les avantages et les inconvénients spécifiques de l’apprentissage de différentes approches pédagogiques basées sur des systèmes à deux états.
« À l’aide de l’exemple du processus de mesure quantique, l’un des problèmes centraux de la physique quantique, nous montrons comment développer une méthode d’enquête qui peut ensuite être utilisée sur le terrain dans le cadre d’études d’intervention. Dans l’ensemble, les concepts d’enseignement axés sur les systèmes à deux états semblent effectivement plus propices à l’apprentissage que l’approche traditionnelle », déclare le spécialiste de l’enseignement de la physique de Leipzig, premier auteur de l’article.
Une approche très discutée pour la classe
Faire des systèmes à deux états le point de départ de la compréhension de la physique quantique a fait l’objet de nombreuses discussions ces dernières années. Selon Bitzenbauer, cette approche ouvre la voie aux technologies quantiques modernes, qu’il s’agisse de cryptographie quantique ou d’informatique quantique.
L'un des objectifs de la cryptographie quantique est de sécuriser les communications contre les écoutes clandestines. Les ordinateurs quantiques permettent de résoudre des problèmes que même les supercalculateurs ne peuvent résoudre qu'après un temps très long, voire pas du tout, comme par exemple la décomposition de grands nombres entiers en facteurs premiers.
Mon équipe et moi travaillons à rendre le potentiel révolutionnaire des technologies quantiques accessible aux écoliers », explique Bitzenbauer. L’American Physical Society (APS) l’a invité à présenter les résultats du projet lors du Global Physics Summit de l’APS à Los Angeles en mars 2025.
Bitzenbauer souligne que 2025 sera l’Année internationale de la science et de la technologie quantiques : la communauté scientifique peut se remémorer 100 ans de mécanique quantique qui a marqué l’histoire du monde. Et elle continue de le faire aujourd’hui, bien qu’à un niveau plus avancé. Les scientifiques parlent d’une deuxième révolution quantique qui façonnera le nouveau siècle de la même manière que la première révolution quantique a façonné le XXe siècle.
« Aujourd’hui, l’accent est mis sur la transition des systèmes à plusieurs corps vers le contrôle et la manipulation d’électrons individuels, de photons individIELS
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COMMENTAIRES
Bien expliquer la physique quantique présuppose qu elle soit '' déstandardisée'' et qu on en d échiffreb toutes les lacunes ou imptécisions actuelles !!!!
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More information: Philipp Bitzenbauer et al, Design and evaluation of a questionnaire to assess learners' understanding of quantum measurement in different two-state contexts: The context matters, Physical Review Physics Education Research (2024). DOI: 10.1103/PhysRevPhysEducRes.20.020136
Provided by Leipzig University
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