ICFO Maciej lewenstein Quantum school for teachers
Apropa la física i les tecnologies quàntiques
als teus alumnes d’eso i batxillerat
La física quàntica és la base de moltes tecnologies que emprem diàriament, com, per exemple, els làsers i els LEDs, resultat de la primera revolució quàntica dels anys seixanta. Ara som als inicis d’una segona revolució quàntica, que promet portar noves tecnologies que beneficiaran tota la societat. Malgrat això, moltes persones encara perceben la física quàntica com una disciplina esotèrica i difícil d’entendre.
L’ICFO ha creat i recollit eines i materials dirigits al professorat d’ESO i batxillerat per apropar les noves generacions a aquest món.
Al 2017, Maciej Lewenstein, professor ICREA a l’ICFO, va rebre el Premi de Física Reial Societat Espanyola de Física (RSEF) – Fundació BBVA. Va decidir donar tot el premi a un projecte educatiu per a les noves generacions sobre les meravelles de la física quàntica i les tecnologies prometedores que podrien influenciar el seu futur.
Així és com va néixer l’ICFO Maciej Lewenstein Quantum School for Teachers.
L’ICFO Maciej Lewenstein Quantum School for Teachers és gratuïta i es pot accedir en tot moment a través d’aquesta pàgina web.
Explora els quatre mòduls del curs per aprendre més sobre la física quàntica i les tecnologies que se’n deriven, accedint a eines que t’ajudaran a apropar-les al teu alumnat.
Molts dels materials estan en format vídeo, per tal que els puguis aturar o remirar-los totes les vegades que vulguis.
Contacta amb nosaltres a outreach@icfo.eu si tens cap dubte, per a enviar-nos les teves preguntes o demanar-nos informacions sobre les sessions de formació pel professorat d’ESO i batxillerat sobre el contingut de l’escola.
1. Introducció a la física quàntica
Per poder comprendre les tecnologies quàntiques, hem d’entendre els principis bàsics que governen el món a l’escala d’àtoms i molècules. A continuació proposem diferents materials per descobrir la superposició, l’entrellaçament i més conceptes que són la base de les noves tecnologies quàntiques.
1a. ANIMACIONS
Aquestes animacions expliquen els principis bàsics en què es basen les noves tecnologies quàntiques d’una manera entenedora i visual, sense necessitat de tenir coneixements previs sobre el tema.
Fes clic als elements següents per veure el contingut.
Superposició
Mesurament
Entrellaçament
Test de Bell
1b. VíDEOS
En aquests vídeos, algunes de les persones que treballen a l’ICFO aprofundeixen una mica més en els temes tocats per les animacions.
Fes clic als elements següents per veure el contingut.
Entrellaçament
Squeezing
Bell's Theorem: Drama in four acts
1c. LECTURES
La sèrie d’articles El sentit quàntic és una manera interessant d’apropar-se a la física quàntica amb un toc literari.
2. Introducció a les tecnologies quàntiques
Tot i que la física quàntica descriu el comportament d’objectes molt petits, pot tenir efectes a escales més grans i podem fer-la servir per generar tecnologies que beneficiïn la societat. En aquest mòdul, descobrirem les tecnologies emergents basades en la física quàntica que prometen aportar avantatges a la societat en multitud d’àmbits, com per exemple el de les comunicacions i el de la seguretat informàtica.
Ja tenim al nostre abast moltes tecnologies derivades dels primers descobriments de la física quàntica, com, per exemple, el làser i els LED. Ara els avenços tecnològics ens permeten un control de les propietats quàntiques quasi al nivell de les partícules individuals, obrint les portes a noves aplicacions: som al principi d’una segona revolució quàntica. Mira els següents vídeos per entendre millor quines són les tecnologies quàntiques emergents.
2a. TEcnologies quàntiques en 5 minuts
2b. Comunicacions quàntiques
Fes clic als elements següents per veure el contingut.
Tecnologies quàntiques: comunicacions
Criptografia quàntica
2c. sensors quàntics
Fes clic als elements següents per veure el contingut.
Tecnologies quàntiques: metrologia
Tecnologies quàntiques: detecció
2d. simuladors quàntics
2e. computació quàntica
Fes clic als elements següents per veure el contingut.
Tecnologies quàntiques: computació
Conceptes bàsics
Computació quàntica en 5 minutinos de ná (en castellà)
Computadoras cuánticas en 5 minutos (en castellà)
3. Tecnologies quàntiques a l’ICFO
Amb més de la meitat dels seus grups d’investigació treballant en aquests camps, l’ICFO és un centre de recerca capdavanter en el camp de la física quàntica i suma els seus esforços als d’altres centres de recerca i empreses formant part activa de xarxes en l’àmbit local (QuantumCAT) i internacional (European Quantum Flagship) que tenen com a objectiu accelerar l’arribada d’aquestes tecnologies a l’abast de la societat.
3a. LABORATORI DE Física quàntica
A la secció Laboratori experimental del Quantum Tour pots trobar una foto 360º d’un dels nostres laboratoris. Fes clic als diferents elements de la foto 360º per obtenir més informacions.
3b. còmics i recerca
Aquest còmic és part de la col·lecció Recercòmics desenvolupada pel Departament de Recerca i Universitats de la Generalitat de Catalunya. Explica breument la tecnologia que està desenvolupant Quside, una de les empreses centrades en tecnologies quàntiques creades per l’ICFO.
3c. micro-xerrades
Les persones que fan recerca a l’ICFO parlen del seu treball en el camp de la física quàntica en píndoles de 5 minuts. Aquests vídeos són en castellà.
Fes clic als elements següents per veure el contingut.
Enfriando átomos a golpe de láser para crear materia cuántica
Luz y comunicación: hacia un internet cuántico
Quside y criptografía cuántica
Antoni Gaudí y la simulación cuántica analógica
La xerrada que parla sobre la simulació quàntica i Gaudì es troba disponible també en un format més curt i divertit. Amb aquesta versió, el Javier Argüello Luengo va guanyar l’edició del 2021 del concurs Els monòlegs del Club de la Ciència organitzat per la FCRI. Pots trobar el monòleg del Javier al minut 40:45 del següent enllaç.
3d. Projectes de recerca
Aquests vídeos una mica més tècnics expliquen alguns dels projectes que s’estan duent a terme a l’ICFO per desenvolupar noves tecnologies quàntiques. Els primers vídeos es troben al canal de Youtube de l’ICFO i tenen subtítols en català, els altres es poden veure en el canal de la Quantum Flagship, per la qual cosa només tenen subtítols en anglès.
Fes clic als elements següents per veure el contingut.
Entrellaçament de memòries quàntiques per a repetidors quàntics: més a prop de una internet quàntica
Un microscopi quàntic per a evitar danyar les mostres fotosensibles
The Quantum Communications Infrastructure
CiViQ: Quantum Key Distribution to secure our communications
2D-SIPC: Scalable Quantum Networks
QRANGE: generating quantum random numbers
QIA: A Quantum Internet Alliance
macQsimal: Preparing the next generation of quantum sensors
4. Física quàntica a l’aula
Hem preparat activitats i materials per ajudar-te a apropar el fascinant món de la física quàntica a les noves generacions.
4a. Decide Game: Tecnologies Quàntiques
Una de les millors maneres d’introduir un nou tema a un grup de persones és a través d’un Decide Game, una activitat de grup interactiva i dinàmica basada en PlayDecide. L’ICFO n’ha desenvolupat un per introduir la física quàntica i les tecnologies que se’n deriven a persones sense coneixements previs. El Decide Game: Tecnologies quàntiques és una bona manera de trencar el gel i tenir un primer contacte amb el món quàntic amb els teus alumnes.
Les instruccions per organitzar un Decide Game amb els teus alumnes són a l’enllaç que trobaràs a continuació.
Al document també hi ha els enllaços per accedir als materials necessaris per a organitzar l’activitat.
Si vols organitzar-la amb nosaltres, contacta’ns o consulta el calendari d’activitats per veure si hi ha sessions disponibles del Decide Game per a grups.
4b. Criptografia quàntica
La tecnologia quàntica més madura i a la vegada més fàcil d’explicar és la criptografia quàntica: hem preparat una sèrie d’activitats que pots fer servir per introduir-la a l’aula.
4c. Quantum tour
Bona part del materials que has trobat als mòduls precedents venen del Quantum Tour, una plataforma digital creada per l’ICFO per donar a conèixer les tecnologies quàntiques emergents a través de vídeos, animacions i altres elements interactius.
4d. Treballs de recerca
Oferim periòdicament unes activitats pràctiques on l’alumnat més motivat pot venir a l’ICFO a mirar de construir un sistema òptic per implementar el primer protocol de criptografia quàntica, el BB84. Consulta el calendari d’activitats per informar-te sobre les pròximes sessions disponibles.
Contacta amb nosaltres si tens alumnes amb preguntes sobre física quàntica: podem organitzar una reunió (presencial o virtual) per respondre-les.
En aquest enllaç pots consultar alguns dels treballs de recerca sobre física quàntica que es van presentar a les edicions anteriors del Young Photonics Congress, un congrés científic organitzat cada any per l’ICFO on estudiants de secundària exposen els seus projectes sobre fotònica.
pEr saber-ne més
L’ICFO Maciej Lewenstein Quantum School for Teachers està pensada com un primer pas dins del món de les tecnologies quàntiques: hi ha molts altres materials disponibles per aprendre més sobre aquest tema. A continuació trobaràs algunes propostes per continuar investigant.
Si trobes a faltar una mica de llenguatge matemàtic, pots anar a la secció Quest de la pàgina web QPlayLearn y, en cadascú des seus apartats, fer clic en Learn. També et recomanem el llibre Six Quantum Pieces de Valerio Scarani.
Pots aprofundir més en la computació quàntica i, fins i tot, tenir la possibilitat de provar els teus algoritmes quàntics en un ordinador quàntic a la web d’IBM Quantum.
El Quantum Game de Quantum Flytrap és un joc per aprendre física quàntica a través de simulacions i trencaclosques. Al Virtual Lab hi pots descobrir simulacions d’experiments rellevants en el camp de la física quàntica.
Si vols saber com es pot fer ciència ciutadana amb física quàntica, pots mirar el BIG Bell Test (ideat i coordinat per l’ICFO) o el projecte Science at Home.
Podeu trobar més recursos com aquests per introduir tecnologies quàntiques a l’aula al lloc web de QTEdu.
Al web de la Quantum Flagship o de la QuantumCAT aconseguiràs informació sobre els projectes de recerca que estan desenvolupant les tecnologies quàntiques del futur.
La teva opinió és important
Ajuda’ns a millorar donant-nos la teva opinió sobre l’ICFO Maciej Lewenstein Quantum School for Teachers.
RELATED PROGRAMS
Reptes per potenciar la innovació
ICFO organitza reptes per donar difussió a les oportunitats que la fotònica presenta per la innovació L'ICFO crea reptes que donen als participants la possibilitat d'utilitzar la seva pròpia creativitat per dissenyar, construir i provar solucions que integren la...
Tallers: experimentant amb fotònica
Activitats pràctiques adaptades per cada grup L'ICFO crea tallers per a diferents edats al voltant de temàtiques STEM (en anglès les sigles per ciència, tecnologia, enginyeria i matemàtiques) relacionades amb la fotònica. Aquestes activitats pràctiques (hands on)...
Visita guiada a ICFO
Descobreix el poder de la fotònica amb activitat interactives
Plataformes digitals
Descobreix les tecnologies quàntiques amb el Quantum Tour!
Pràctiques i estades a l’ICFO
Un estiu a tota ciència!
Ciència ciutadana
Projectes científics que requereixen la participació de la gent
Treballs de recerca
Descobreix com ICFO pot ajudar-te amb el teu treball de recerca: hi ha moltes oportunitats que t’esperen!
ICFO Decide Game
Una activitat de grup entretinguda per a descobrir l’ICFO i la fotònica