HCI技術と情報視覚化技術を利用した量子プログラミング学習システムの構築

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本年度は量子ビットおよび量子ゲートに関する支援システムの拡張を行った．2021年度のシステムではドイチェ・ジョザのアルゴリズムを例題としていたが，2022年度はそれをグローバーのアルゴリズムを例題とするように拡張した．具体的にはグローバーのアルゴリズムで必要な量子ゲートを追加したこととグローバーのアルゴリズム用の教育支援コンテンツを開発したことである．グローバーのアルゴリズム用の教育支援コンテンツは，システムに実装された量子回路シミュレータを用いることを促すように作成した．量子回路シミュレータを併用して学習することでインタラクティブな学びが期待できる．開発したシステムと教育支援コンテンツを用いて被験者実験を行った．実験は，紙媒体の解説書との比較実験である．この実験で明らかになったことは，教育支援コンテンツで丁寧に解説しかつ量子回路シミュレータを使用して学習した場合は紙媒体のみでの学習よりも学習効果が高まることが期待できること，理解に時間を要する事項に関しては教育支援コンテンツで紙媒体と同程度しか解説しない内容の場合は，紙媒体のみの方が学習効果が高くなる場合があることである．後者に関しては，被験者実験において紙媒体のみで学習した被験者の方が学習後の確認テストの結果がよかった．この要因は，一読してよくわからないような内容の場合，紙媒体しか資料がない場合はその資料を何度も読み返すが，量子回路シミュレータがある場合，シミュレータを操作することで「わかったような気になり」理解を深められなかったのではないかと推測される．ただし，被験者数が少なく，たまたま紙媒体のみの被験者の方が理解力に優れていたという可能性も否定できない．さらなる実験が必要である．