Введение в квантовые вычисления для 7-9 классов

Введение в квантовые вычисления для 7-9 классов

О.С. Басаргин. 2025 год.

Цель курса

Познакомить школьников с основами квантовой механики и вычислений через простые эксперименты, аналогии и компьютерные симуляции.

Основные темы

1.     Квантовые состояния и суперпозиция o Принцип суперпозиции: аналогия с волнами на воде.

o    Простая демонстрация: интерференция света.

2.     Запутанность и влияние измерений o Как частицы могут быть связаны на расстоянии. o Эксперимент мысленного разрезания фотонов.

3.     Квантовые гейты и простые схемы o Классическая логика против квантовых операций.

o    Базовые гейты: Hadamard, CNOT.

o    Создание суперпозиции на квантовом симуляторе.

4.     Сфиральные координаты и S-образные переходы o Представление квантовых состояний в виде витков сфирали. o Как квантовые переходы могут быть описаны с помощью геометрии.

5.     Программирование простых квантовых схем o Знакомство с Qiskit. o Простые примеры кода: создание кубита и суперпозиции.

Практические задания

1.     Визуализация суперпозиции с помощью волн на воде.

2.     Решение логических задач с использованием квантовых гейтов.

3.     Запуск квантового алгоритма на симуляторе.

4.     Обсуждение парадоксов квантовой механики и их значения.

Заключение

Этот курс поможет школьникам понять основы квантовой механики через простые примеры, развить логическое и пространственное мышление, а также познакомиться с программированием квантовых вычислений.

1

Дополнительно:

•       Методические указания для учителей.

•       Вопросы и задания для самостоятельного изучения.

•       Доступные онлайн-ресурсы и симуляторы для домашних экспериментов.

Продолжение следует: в следующих материалах рассмотрим применение квантовых алгоритмов, моделирование систем и их связь с искусственным интеллектом.

2