Doppelstunde Quantencomputing Erste MasterClass zu Quantencomputern am Braunschweiger Wilhelm-Gymnasium
Am 17. November erprobten sich elf Schüler*innen des Braunschweiger Wilhelm-Gymnasiums spielerisch am Quantencomputing. Anstelle einer Doppelstunde Physik, beziehungsweise Informatik nahmen sie als erste an der MasterClass „Quantencomputer – Computer der Zukunft“ teil. In dem Format des Exzellenzclusters QuantumFrontiers der Technischen Universität Braunschweig erlernen Schüler*innen der 10. bis 13. Klassen zunächst grundlegende Quantenkonzepte, bevor es an das Programmieren eines Cloud-gestützten Quantencomputers geht.
Bringen Quantenexpertise ins Klassenzimmer: Hendrik Preuß und Tim Overwin helfen in der MasterClass weiter. Bildnachweis: Laurenz Kötter/TU Braunschweig
Es lohnt sich, früh in die Quantenwelt einzusteigen. Entsprechend sind Themen wie das Verhalten von Quantenobjekten mittlerweile fest im Lehrplan der Oberstufe verankert. In einer MasterClass konnten elf Schüler*innen des Jahrgangs 13 des Wilhelm-Gymnasiums tiefer in die Phänomene der Quanten und vor allem in Quantencomputing einsteigen. Neben den grundlegenden Funktionsweisen lernten sie zudem, wie die neuartigen Rechner programmiert werden und ließen ihre Codes anschließend von einem echten Quantencomputer berechnen.
„Der Kurs war so auf uns Schüler*innen abgestimmt, dass man einen guten Einblick ins Thema Quantencomputing bekam. Aus den Medien hatte ich bisher immer nur eine Reihe Buzz-Wörter und große Schlagzeilen als Hintergrund. Mit der MasterClass habe ich jetzt ein deutlich besseres Bild von den dahinterliegenden Funktionen“, sagte Schüler Miká Müller, der sowohl den Physik- als auch den Informatikkurs am Gymnasium belegt.
Fachwissen und Quanten-Tic-Tac-Toe
Gleich vier Lehrer*innen verfolgten die MasterClass und probierten sich ebenfalls am Programmieren des Quantencomputers. Marina Radewagen, Leiterin des Physikkurses, erklärt, wie es zum Anfragen der MasterClass kam: „Ich habe meinen Kurs gefragt, ob Sie eine MasterClass machen möchten und wenn ja, welche aus dem Angebot es sein soll. Die Wahl fiel sehr eindeutig auf „Quantencomputer“. Was mich besonders freut ist, dass wir das Thema sinnvoll zusammen mit dem Informatikkurs belegen können. Es zeigt den Schüler*innen in beiden Kursen einen möglichen Pfad für die Zukunft auf.“ Auf der Informatikseite freute sich Kursleiter Oliver Nowak über den thematischen Exkurs: „Bisher konnte ich das Thema nur anreißen und andeuten, dass sich ein neues Feld in der Informatik öffnet. Mit der MasterClass konnten wir das Thema dagegen jetzt einmal ausführlich angehen.“
Die Schüler*innen konzentrieren sich auf den Theorie-Teil der MasterClass… Bildnachweis: Laurenz Kötter/TU Braunschweig
…bevor es dann via Cloud zum Programmieren von Quantencomputern geht. Bildnachweis: Laurenz Kötter/TU Braunschweig
Quanteneffekte machen es möglich: Die Schüler*innen bei einer ganz besonderen Runde Tic-Tac-Toe. Bildnachweis: Laurenz Kötter/TU Braunschweig
„Wir wollen mit den MasterClasses die Inhalte des Lehrplans aufgreifen und vertiefen“, sagt Hendrik Preuß. Der Student hat die neue MasterClass entworfen und zusammen mit Doktorand Tim Overwin am Wilhelm-Gymnasium durchgeführt. „Mit dem spielerischen Ansatz können wir uns auch an komplexe Themen wagen, indem wir etwa mit Quanten-Tic-Tac-Toe die Quatenmechanik erfahrbar machen. Mit der Möglichkeit, das Erlernte direkt auf einem Quantencomputer anzuwenden, können die Schüler*innen zudem erste praktische Erfahrungen machen.“
QuantumFrontiers MasterClasses
Mit den MasterClasses bereiten Wissenschaftler*innen des Exzellenzclusters QuantumFrontiers in Braunschweig und Hannover seit 2019 Forschungsthemen der Quantenwelt für Schüler*innen auf. Mit dem Ziel, junge Menschen für Quantenphysik zu begeistern, reicht das Angebot von einzelnen Unterrichtseinheiten für eine Doppelstunde in der Schule, bis zu ganztägigen Workshops in den beiden Universitäten. Die MasterClasses verbinden dabei die Themen des Lehrplans mit der aktuellen Forschung. So können die Schüler*innen nicht nur experimentieren und neue Bereiche der Physik kennenlernen, sondern erhalten von den Forschenden auch einen Einblick in den Wissenschaftsbetrieb. In Braunschweig leiten und koordinieren Professor Rainer Müller und Dr. Azadeh Ghanbari die MasterClasses, die neben dem Quantencomputer weitere Quantenthemen adressieren. Weitere Kurse sind in der Entwicklung.
