ICFO Maciej Lewenstein Quantum school for teachers
Acerca la física y las tecnologías cuánticas
a tus estudiantes de eso y bachillerato
La física cuántica es la base de muchas tecnologías que empleamos a diario, como los láseres y los LED, fruto de la primera revolución cuántica de los años sesenta. Ahora estamos en los inicios de una segunda revolución cuántica, que promete traer nuevas tecnologías que beneficiarán a toda la sociedad. Sin embargo, mucha gente percibe la física cuántica como una disciplina esotérica y difícil de entender.
ICFO ha creado y recogido diferentes herramientas y materiales dirigidos al profesorado de ESO y Bachillerato para acercar a las nuevas generaciones a este mundo tan fascinante.
En 2017, Maciej Lewenstein, profesor ICREA en ICFO, recibió el Premio de Física Real Sociedad Española de Física (RSEF) – Fundación BBVA. Decidió donar todo el premio a un proyecto educativo para las nuevas generaciones sobre las maravillas de la física cuántica y las tecnologías prometedoras que podrían influenciar su futuro.
Así es como nació la ICFO Maciej Lewenstein Quantum School for Teachers.
La ICFO Maciej Lewenstein Quantum School for Teachers es gratuita y se puede acceder a ella en todo momento a través de esta página web.
Explora los cuatro módulos del curso para aprender más sobre la física cuántica y las tecnologías derivadas de ella, accediendo a herramientas que te ayudarán a acercarlas a tu alumnado.
Muchos de los materiales están en formato video, para que los puedas parar o volverlos a mirar todas las veces que quieras.
Contacta con nosotros escribiendo a outreach@icfo.eu si tienes alguna duda, para enviarnos tus preguntas o pedirnos informaciones sobre las sesiones de formación por el profesorado de ESO y bachillerato sobre el contenido de la escuela.
1. IntroduccióN a la física cuántica
Para poder entender las tecnologías cuánticas, debemos comprender los principios básicos que gobiernan el mundo a la escala de los átomos y las moléculas. A continuación, proponemos diferentes materiales para descubrir la superposición, el entrelazamiento y otros conceptos que son la base de las nuevas tecnologías cuánticas.
1a. ANIMACIONES
Estas animaciones explican los principios básicos en los que se basan las nuevas tecnologías cuánticas de una manera clara y visual, sin necesidad de tener conocimientos previos sobre la materia.
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Superposición
Puedes probar este experimento en el interferómetro de Mach-Zehnder interactivo codiseñado por ICFO. Lo encuentras en la sección Kósmos de la exposición permanente de CosmoCaixa Barcelona.
Medición
Entrelazamiento
Test de Bell
1b. VíDEOS
En estos vídeos, algunas de las personas que trabajan en el ICFO profundizan un poco más en los temas que abordan las animaciones.
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Entrelazamiento
Squeezing
Bell's Theorem: Drama in four acts
1c. LECTURAS
La serie de artículos El sentido cuántico es una forma interesante de acercarse a la física cuántica con un toque literario.
2. Introducción a las tecnologías cuánticas
Aunque la física cuántica describe el comportamiento de objetos muy pequeños, puede tener efectos a escalas mayores y podemos utilizarla para crear tecnologías que beneficien a la sociedad. En este módulo, descubriremos las tecnologías emergentes basadas en la física cuántica que prometen aportar ventajas a la sociedad en multitud de ámbitos, como el de las comunicaciones o el de la seguridad informática.
Ya tenemos a nuestro alcance muchas tecnologías derivadas de los primeros descubrimientos de la física cuántica, como el láser y los LED. Ahora, los avances tecnológicos nos permiten controlar las propiedades cuánticas casi al nivel de las partículas individuales, abriendo las puertas a nuevas aplicaciones: estamos al principio de una segunda revolución cuántica. Mira los siguientes vídeos para entender mejor cuáles son las tecnologías cuánticas emergentes.
2a. TEcnologías cuánticas en 5 minutos
2b. COMUNICACIONeS cuánticas
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Tecnologías cuánticas: comunicaciones
Criptografía cuántica
2c. sensores cuánticos
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Tecnologías cuánticas: detección
Tecnologías cuánticas: metrología
2d. simuladores cuánticos
2e. computación cuántica
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Tecnologías cuánticas: computación
Conceptos básicos de computación cuántica
Computación cuántica en 5 minutinos de ná
Computadoras cuánticas en 5 minutos
3. Tecnologías cuánticas en ICFO
ICFO, con más de la mitad de sus grupos de investigación trabajando en estos campos, es un centro de investigación pionero en el campo de la física cuántica y suma sus esfuerzos a los de otros centros de investigación y empresas, participando en diversas redes del ámbito local (QuantumCAT) e internacional (European Quantum Flagship) que tienen como objetivo acelerar la disponibilidad de estas tecnologías para la sociedad.
3a. LABORATORIo DE Física cuántica
En la sección Laboratorio experimental del Quantum Tour puedes ver una foto de 360° de uno de nuestros laboratorios.
Haz clic en los distintos elementos de la foto 360º para obtener más información.
3b. cómics e investigación
Este cómic forma parte de la colección Recercòmics desarrollada por el Departamento de Investigación y Universidades de la Generalitat de Cataluña. Explica brevemente la tecnología que está llevando a cabo Quside, una de las empresas centradas en tecnologías cuánticas creadas por ICFO.
El cómic está disponible en catalán y en inglés.
3c. micro-charlas
Las personas que investigan en ICFO hablan de su trabajo en el campo de la física cuántica en píldoras de 5 minutos.
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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 charla sobre la simulación cuántica y Gaudí también está disponible en un formato más breve y divertido. Con esta versión, Javier Argüello Luengo ganó la edición del 2021 del concurso Los monólogos del Club de la Ciencia organizado por la FCRI. Puedes encontrar el monólogo de Javier en el minuto 40:45 del siguiente enlace
3d. Proyectos de investigación
Estos vídeos, un poco más técnicos, explican algunos de los proyectos que se están llevando a cabo en ICFO para desarrollar nuevas tecnologías cuánticas. Los primeros vídeos se encuentran en el canal de YouTube de ICFO y tienen subtítulos en castellano; los demás se pueden ver en el canal de Quantum Flagship, por lo que solo están subtitulados en inglés.
Haz clic aquí en los elementos siguientes para ver el contenido
Entrelazamiento de memorias cuánticas para repetidores cuánticos: más cerca del internet cuántico
Un microscopio cuántico para evitar dañar las muestras 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 cuántica en el aula
Hemos preparado actividades y materiales para ayudarte a acercar el fascinante mundo de la física cuántica a las nuevas generaciones.
4a. Decide Game: Tecnologías cuánticas
Una de las mejores maneras de presentar un nuevo tema a un grupo de personas es a través de un Decide Game, una actividad de grupo interactiva y dinámica basada en PlayDecide. ICFO ha creado uno de introducción a la física cuántica y las tecnologías derivadas de ella para personas sin conocimientos previos. El Decide Game: Tecnologías cuánticas es una buena forma de romper el hielo y ofrecer a tus alumnos un primer contacto con el mundo cuántico.
Las instrucciones para organizar un Decide Game con tus alumnos están en el enlace que encontrarás a continuación.
El mismo documento incluye también enlaces a los materiales necesarios para organizar la actividad.
Si quieres organizarla con nosotros, escríbenos o consulta el calendario de actividades para ver si hay sesiones disponibles del Decide Game para grupos.
4b. Criptografía cuántica
La tecnología cuántica más madura y más fácil de explicar es la criptografía cuántica. Hemos elaborado una serie de actividades que puedes utilizar para introducirla en el aula.
4c. Quantum tour
Muchos de los materiales que has visto en los módulos anteriores proceden de Quantum Tour, una plataforma digital creada por el ICFO para dar a conocer las tecnologías cuánticas emergentes a través de vídeos, animaciones y otros elementos interactivos.
4d. proyectos de investigación para estudiantes (TREBALls de recerca)
Ofrecemos periódicamente actividades prácticas con las que el alumnado más motivado puede venir al ICFO a intentar construir un sistema óptico para implementar el primer protocolo de criptografía cuántica, el BB84. Consulta el calendario de actividades para informarte sobre las próximas sesiones disponibles.
Contacta con nosotros si tienes estudiantes con preguntas sobre física cuántica: podemos organizar una reunión (virtual o presencial) para responderlas.
En este enlace puedes consultar algunos de los trabajos de investigación sobre física cuántica que se presentaron en las ediciones anteriores del Young Photonics Congress, un congreso científico organizado cada año por el ICFO donde estudiantes de secundaria exponen sus proyectos sobre fotónica.
para saber más
La ICFO Maciej Lewenstein Quantum School for Teachers está pensada como un primer paso dentro del mundo de las tecnologías cuánticas, pero hay muchos otros materiales disponibles para aprender más sobre este tema. A continuación encontrarás algunas propuestas para seguir investigando.
Si echas en falta un poco de lenguaje matemático, puedes ir a la sección Quest de la página web QPlayLearn y, en cada uno de sus apartados, hacer clic en Learn. También te recomendamos el libro Six Quantum Pieces de Valerio Scarani.
Puedes profundizar más en la computación cuántica e, incluso, tener la posibilidad de probar tus algoritmos en un ordenador cuántico en la web de IBM Quantum.
El Quantum Game de Quantum Flytrap es un juego para aprender física cuántica a través de simulaciones y rompecabezas. En el Virtual Lab puedes descubrir simulaciones de experimentos relevantes en el campo de la física cuántica.
Si quieres saber cómo se puede hacer ciencia ciudadana con física cuántica, puedes consultar el BIG Bell Test (ideado y coordinado por el ICFO) o el proyecto Science at Home.
Puedes encontrar más recursos como estos para introducir las tecnologías cuánticas en al aula en el sitio web QTEdu.
En la web de la Quantum Flagship o de la QuantumCAT obtendrás información sobre los proyectos de investigación que están desarrollando las tecnologías cuánticas del futuro.
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