Teaching Quantum Computing to High-School-Aged Youth: A Hands-On Approach
Notice bibliographique
Résumé
Quantum computing is aninterdisciplinary field that lies at the intersection of mathematics, quantum physics, and computer science, and finds applications in areas including optimization, machine learning, and simulation of chemical, physical, and biological systems. It has the potential to help solve problems that so far have no satisfying method solving them, and to provide significant speedup to solutions when compared with their best classical approaches. In turn, quantum computing may allow us to solve problems for inputs that so far are deemed practically intractable. With the computational power of quantum computers and the proliferation of quantum development kits, quantum computing is anticipated to become mainstream, and the demand for a skilled workforce in quantum computing is expected to increase significantly. Therefore, quantum computing education is ramping up. This article describes our experiences in designing and delivering quantum computing workshops for youth (Grades 9–12). We introduce students to the world of quantum computing in innovative ways, such as newly designed unplugged activities for teaching basic quantum computing concepts. We also take a programmatic approach and introduce students to the IBM Quantum Experience using Qiskit and Jupyter notebooks. Our contributions are as follows. First, we present creative ways to teach quantum computing to youth with little or no experience in science, technology, engineering, and mathematics areas; second, we discuss diversity and highlight various pathways into quantum computing from quantum software to quantum hardware; and third, we discuss the design and delivery of online and in-person motivational, introductory, and advanced workshops for youth.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,006 | 0,003 |
| Communication savante | 0,004 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,009 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,016 | 0,005 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».