07.05.2021

Ein Quantum Bildung

Projekt Quanta soll Grundlagen, Chancen und Nutzen der Quantentechnologie einem breiten Publikum zugänglich machen.

Intuitiv – das ist das Stichwort dafür, wie der Zugang zur Quanten­technologie für jedermann leicht gemacht werden soll. Das Bundes­ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat dazu die Förderinitiative „Quantum aktiv – intuitive Outreachkonzepte für die Quanten­technologien“ ins Leben gerufen. Zu den Projekten, die hier gefördert werden, zählt auch Quanta, das Verbundprojekt von Deutschem Museum, Fraunhofer Institut für System und Innovations­forschung ISI, dem Münchner Zentrum für Quanten­wissenschaften und -technologie (MCQST), dem PhotonLab am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ), der TUM School of Education und IQM Finland Oy (IQM).

 

Abb.: Logo des Verbunds (Bild: Quanta)
Abb.: Logo des Verbunds (Bild: Quanta)

Unter dem Titel „QUANTisch für AnfängerInnen“ entwickeln und erproben die Quanta-Partner ein Set aus Ausstellungselementen, Dialog-Veranstaltungen und spiele­basierten Formaten, das Qubits, Superpostition und Verschränkung erfahrbar macht. „Dafür haben sich hier absolute Experten aus Forschung und Vermittlung zusammengeschlossen“, sagt Andreas Gundelwein, Bereichsleiter für Ausstellungen und Sammlungen im Deutschen Museum, der den Verbund koordiniert.

So bringt Fraunhofer ISI jahrzehnte­lange Erfahrung im Design von Szenarien und der Entwicklung und Durchführung von Zukunftsdialogen mit unterschiedlichen gesellschaftlichen Gruppen ein. Das Fraunhofer ISI unterstützt bei Quanta die Vermittlung von Wissen über Quantentechnologie durch Workshops und Zukunftsdialoge mit Jugendlichen und Experten. „Mit unseren Veranstaltungen im Zukunftsmuseum und im PhotonLab möchten wir Jugendliche und interessierte Bürgerinnen und Bürger motivieren, sich kreativ mit den zukünftigen Einsatzmöglichkeiten der Quantentechnologie im Alltag zu beschäftigen", so Simone Kimpeler, die Projektleiterin bei Fraunhofer ISI. Sie betont, dass es um das gemeinsame Entwickeln von Ideen für die Nutzung von Quanten­technologie geht und Jugendliche sich dabei aktiv in Technik­gestaltung einbringen können.

Zusammen mit dem Exzellenzcluster MCQST besitzt das PhotonLab des MPQ einzigartige Erfahrung bei didaktischen Programmen im Bereich Quantenphysik. „Unsere Wissenschaftler beteiligen sich regelmäßig an Veranstaltungen für die breite Öffentlichkeit und stellen dort ihre aktuelle Forschung vor. Dafür haben sie bereits Konzepte und Methoden entwickelt um Quanten­phänomene verständlich zu machen“, sagt Tatjana Wilk, Geschäftsführerin des MCQST.

Am PhotonLab sollen aus diesen Ideen nun Prototypen für Hands-On-Modelle zur Veranschaulichung von Grund­prinzipien der Quantenphysik entwickelt werden. Themen wie Superposition, Verschränkung und Qubits sollen die Grundlagen für das Verständnis z. B. eines Quantencomputers legen. Das PhotonLab ist ein Schülerlabor zur Optik und Photonik am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching. „Hier ist die ideale Schnittstelle zwischen Schule und Wissenschaft. Die Expertise der Wissenschaftler kann direkt in die Entwicklung der Modelle einfließen und Schülerinnen und Schüler können sie anschließend ausprobieren und zur Verbesserung beitragen“, sagt Silke Stähler-Schöpf, die Leiterin des PhotonLabs. Auf diese Weise kann ein Teil der Zielgruppe von Quanta direkt in den Entwicklungs­prozess mit eingebunden werden.

Die TUM School of Education steuert bei der Entwicklung didaktischer Konzepte ihre langjährige Expertise in Sachen Ausbildung von Physik-Lehrkräften und Vermittlung neuer Erkenntnisse in Wissenschaft und Technik bei. „Die Vermittlung von Quantentheorien ist eine besondere didaktische Herausforderung. Ihnen zugrunde liegt eine tiefgreifende Veränderung im physikalischen Weltbild. Die neuen Entwicklungen in den Quantentechnologien lassen sie in immer mehr Bereiche unseres Lebens vordringen. Das Verbundprojekt Quanta wird auch die gesellschaftlichen Auswirkungen aufzeigen und neue didaktische Wege eröffnen“, sagt dazu Andreas Kratzer von der TUM.

Von IQM kommt ein Prototyp eines Quantencomputers als Schnittmodell, der in der neuen Nürnberger Zweigstelle des Deutschen Museums zu sehen sein wird. Außerdem beteiligen sich IQM-Wissenschaftler an den geplanten Zukunftsdialogen. Stefan Rank, Marketing Manager bei IQM sagt: „IQM entwickelt weltführende Quanten-Computer auf der Basis von supraleitenden Qubits. Eine besondere Eigenschaft von supraleitenden Qubits ist die makroskopische Kontrolle des Quanten-Systems. Gerne stellen wir im Verbundprojekt Quanta einen unserer Quantencomputer zur Ausstellung im Deutschen Museum zur Verfügung, um so diese neue Technologie einem breiten Publikum zugänglich zu machen.“

Das Deutsche Museum ist dann auch der Ort, an dem die neuen Formate zum Einsatz kommen und getestet werden. Das Haus mit seinen Zweigstellen ist führend in der Vermittlung neuester Technologie. „Als besucher­stärkstes Museum in Deutschland können wir hier natürlich besonders gut die Zielgruppen erreichen“, sagt Gabriele Kramer, die das Projekt im Deutschen Museum leitet. Geplant sind für die Münchner Museumsinsel und im neuen Zukunftsmuseum in Nürnberg unter anderem der Aufbau von Experimentierstationen, eine multimediale Wissensshow, Workshops in den hauseigenen Laboren und Diskussions­veranstaltungen, wo zum Beispiel Akteure aus Wissenschaft und Wirtschaft mit jungen Erwachsenen über Chancen und Herausforderungen der Quanten­technologien sprechen. Daneben werden auch didaktische Modelle beispielsweise als App entwickelt, die Zuhause oder in der Schule nachgebaut oder angewandt werden können.

Die ersten Veranstaltungen für die breite Öffentlichkeit sind in diesem Herbst geplant. Dafür wird bei den Verbund­partnern bereits seit Wochen in engem Austausch an Konzepten und Modellen, Formaten und Stationen gearbeitet.

Deutsches Museum / DE

 

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