Spiele & Experimente
Katzenpuzzle
Grenzen der Berechenbarkeit – Wir denken oft, Computer könnten alles lösen. Doch manche Probleme sind so komplex, dass ihre Lösung Jahre dauern würde. Das Katzenpuzzle wirkt einfach, gehört aber zu diesen schwierigen Aufgaben.
Gibt es nur sehr wenige Puzzle-teile, lässt es sich noch lösen. Aber die Anzahl an Möglichkeiten wächst rasant an, dass nur ein paar Puzzleteile mehr, die Rechenzeit zur Ewigkeit werden lässt.
Zum Katzenpzzle gibt es sogar ein Buch, dort sind es allerdings affen. „Das Affenpuzzle und weitere bad news aus der Computerwelt“ von David Harel
Eine digitale Variante und weitere Materialien gibt es von inf-schule.de.
Zur Rechenzeit hat sich Gero Scholz Gedanken gemacht und aufgeschrieben.
DIY – Druckvorlage (TüftelLab)
Weitere Informationen (TüftelLab)
Bloch Sphäre
Bloch Sphären werden genutzt um QuBits darzustellen. Du kannst dir selbst eine bauen. Es ist viel einfacher damit umzugehen, wenn du eine auf deinem Schreibtisch hast, die du anfassen kannst, oder an der du die Quantum-Gates selbst ausführen kannst.
Qey-Gen - Quanten Schlüsselgenerator
Mit dem Quantenschlüsselaustausch kann unknackbare Verschlüsselung umgesetzt werden. Außerdem können sogar Lauscher, die die Verbindung abhören wollen, entdeckt werden. Dafür wird das BB84-Protokoll genutzt. Das kann man auch selbst ausprobieren. Statt Photonen über eine Leitung zu senden, werden Münzen in den Qey-Gen gesteckt.
Anleitung (TüftelLab)
DIY – Donload Lasercutvorlage 1 (TüftelLab)
DIY – Donload Lasercutvorlage 2 (TüftelLab)
Weitere Informationen (TüftelLab)
Quantenlabyrinth
Quantencomputer nutzen QuBits. Diese können wie klassische Bits 0 und 1 sein, aber auch in einer Superposition. Um einen Quantenalgorithmus zu schreiben muss man aber etwas umdenken und die Quantengatter kennen. Das Quantenlabyrinth ist dafür ein guter Einstieg
Lego Interferometer
Mit einem Interferometer können mehrere Lichtwellen zusammengeführt und ein Interferenzmuster erzeugt werden. Sie können als besonders genaue Messinstrumente genutzt werden.
Du kannst dir selbst eines aus Lego bauen und experimentieren.
Bücher
Professor Albert und das Geheimnis der Quantenphysik
Das Buch führt mit anschaulichen Erklärungen in die Welt der Quanten ein. Dabei werden Phänomene und Experimente leicht verständlich und kurz erklärt. Die schönen Illustrationen machen das Buch zum absoluten Highlight.
Es ist sowohl für Kinder als auch für Erwachsene gut geeignet.
ISBN: 978-3957282262
How to Teach Quantum Physics to Your Dog
Chad Orzel ist Physikprofessor. In seinem Buch How To Quantum Physics To Your Dog schreibt er eine unterhaltsame Geschichte wie der Ich-Erzähler sich mit seinem Hund Emmy unterhält und dabei Quantenphysik mit tierischen Metaphern erklärt. Nebenbei gibt es auch immer wieder kleine historische FunFacts. Die unterhaltsame Art um in das Thema einzusteigen.
ISBN (Englisch): 978-1851687794
ISBN (Deutsch): 978-3662536162
Quantencomputing kompakt
Die Autorin gibt einen Einstieg in die Quanteninformatik. Besonders ist ihr eigenes Modell für QuBit-Systeme und der Bezug zu den physikalischen Experimenten. Das Buch richtet sich an Student*innen und Wissenschaftler*innen, lässt sich aber auch mit Grundkenntnissen noch bereits verstehen.
ISBN (Deutsch): 978-3662618882
QBTS News
Ein Magazin für Lehrkräfte, die sich mit ihrer Klasse mit Quantencomputing auseinandersetzen möchten. In dem Heft finden sich verschiedene Übungen und Texte zum selbst ausprobieren.
– kostenlos
Apps & Spiele
Katze Q
Ein virtuelles Escape-Game bei dem Gegenstände gesucht und Rätsel gelöst werden müssen. Und alles dreht sich dabei um Quanten(-phsik). Ganz nebenbei legt man sich ein Lexikon im Spiel an, mit den wichtigsten Begriffen.
– kostenlos
QuantumVR
Ein VR-Spiel in dem die Grundlagen von Quantegattern und -algortithmen vermittelt werden. Hilf dem Kater “Mr. X” die Quatengatter richtig anzuordnen und die Q-Sphere in den passenden Zustand zu bringen, um das nächste Level zu erreichen. Lässt sich im übrigen auch ohne VR-Brille spielen.
– kostenlos
Quantum Flytrap - Virtual Lab
Eine spielerische Umsetzung einer Echtzeit Simulationsumgebung für Optikexperimente und Quantenphänomene. Verschiedene Level leiten durch unterschiedliche Experimente und führen neue Hilfsmittel ein.
Das Spiel lässt sich einfach im Browser ausführen.
– kostenlos
Programmieren
Interaktive Bloch-Sphäre
Eine Simulation bei der eine Bloch-Sphäre dargestellt wird und verschiedene Quantengatter ausprobiert werden können
– kostenlos
Quantum Composer
Mit dem Quantum Composer stellt IBM eine grafische Programmiersoftware für Quantenalgorithmen zur Verfügung. Hier können Quantengatter per Drag-and-Drop zu Algorithmen zusammengesetzt werden. Gleichzeitig wird automatisch ein textbasierter Code erzeugt und angezeigt, sowie eine Q-Sphere.
– kostenlos
Qiskit (Quantum Learning)
Qiskit ist die Programmiersprache von IBM für ihre Quantencomputer. Sie basiert auf Python und ist Open Source. Damit kann im Browser Quantenalgorthmen geschrieben werden und entweder auf dem eigenen Rechner durch eine Simulation, oder auch auf echten Quantencomputern ausgeführt werden. Dazu gibt es “Quantum Learning”, eine Plattform mit Kursen zur Quantenprogrammierung.
– kostenlos
Weitere Informationen (Qiskit)
Weitere Informationen (Quantum Learning)