Projecte Quantum Ambassadors II — Aprofundiment

Descripció

El projecte Quantum Ambassadors II dona continuïtat a la formació iniciada en la primera edició i s’adreça al professorat que ja ha adquirit una base conceptual en física quàntica i ha tingut una primera experiència d’implementació a l’aula.

Aquesta segona formació té com a objectiu consolidar els coneixements adquirits durant el curs anterior, aprofundir-hi, ampliar-los amb nous conceptes i aplicacions de la física quàntica i avançar en l’aplicació del projecte a les aules d’educació secundària.

Objectius

Consolidar els coneixements fonamentals de física quàntica adquirits en la primera edició de Quantum Ambassadors, reforçant especialment els conceptes que presenten més dificultats de comprensió o de trasllat a l’aula.
Ampliar els coneixements de física quàntica i aprofundir-hi, incorporant nous conceptes, fenòmens, experiments i aplicacions relacionats amb la recerca i les tecnologies quàntiques actuals.
Establir connexions entre els diferents conceptes estudiats, avançant des d’una visió introductòria cap a una comprensió més integrada de la física quàntica.
Dotar el professorat de nous recursos didàctics, especialment el joc Quantum Tycoon i els dossiers didàctics del projecte, i capacitar-lo per integrar aquest material en les seves sessions.
Consolidar la comunitat Quantum Ambassadors, promovent l’intercanvi d’experiències, recursos i bones pràctiques entre professorat de secundària i personal investigador.

Continguts

PART TEÒRICA

Consolidació dels conceptes fonamentals de física quàntica

Funció d’ona, probabilitat i mesura
Superposició d’estats i significat físic de l’estat quàntic
Dualitat ona-partícula
Principi d’indeterminació de Heisenberg
Nivells d’energia i quantització
Efecte túnel
Entrellaçament quàntic

Introducció aprofundida a la computació quàntica

De la física quàntica a la informació quàntica
Bit clàssic i qbit
Superposició aplicada al qbit
Mesura d’un qbit
Esfera de Bloch com a representació visual de l’estat d’un qbit
Operacions sobre qbits i idea de porta quàntica
Circuits quàntics
Sistemes de diversos qbits
Entrellaçament com a recurs computacional
Diferències entre ordinador clàssic i ordinador quàntic
Quins problemes poden beneficiar-se de la computació quàntica i quins no

Com es construeix físicament un ordinador quàntic?

Què és físicament un qbit
Preparació, control i lectura d’estats quàntics
Temps de coherència
Errors quàntics i necessitat de correcció d’errors
Principals plataformes experimentals: circuits superconductors, ions atrapats, àtoms neutres i fotons
Per què és difícil escalar un ordinador quàntic
Situació actual de la computació quàntica i reptes pendents

Comunicacions quàntiques

Informació quàntica i transmissió d’estats
Fotons com a portadors d’informació quàntica
No-cloning theorem i conseqüències
Teleportació quàntica
Distribució quàntica de claus (Quantum Key Distribution o QKD)
Diferència entre criptografia clàssica i criptografia quàntica
Experiments reals de comunicació quàntica per fibra i satèl·lit

PART PRÀCTICA: SITUACIONS D’APRENENTATGE AMB SIMULACIONS D’ORDINADOR D’EXPERIMENTS QUÀNTICS

Situacions d’aprenentatge

SdA ESO – Científics per un dia: ona o partícula?

Proposta per a 3r i 4t d’ESO centrada en l’experiment de la doble escletxa. L’alumnat parteix de la intuïció clàssica, formula prediccions i treballa amb simulacions com Quantum Timeline i Double Slit per descobrir el comportament ondulatori de la llum i de les partícules. El repte final és explicar els resultats en forma d’un breu article científic.

SdA batxillerat – Explica la quàntica: més enllà del que veiem

Proposta per a 1r o 2n de batxillerat orientada a comprendre conceptes fonamentals de física quàntica mitjançant simulacions i a transformar-los en materials divulgatius. L’alumnat treballa fenòmens quàntics amb ClaVSQua i Double Slit i després crea pòsters, infografies, vídeos o presentacions pensats per explicar la quàntica a altres estudiants.

Nova SdA de computació quàntica – Quantum Tycoon

Nova proposta orientada a introduir la computació quàntica a través del joc Quantum Tycoon. L’alumnat assumirà la gestió d’una empresa d’ordinadors quàntics, prendrà decisions sobre tecnologia i recursos i resoldrà reptes utilitzant conceptes i algoritmes quàntics reals. La SdA combinarà joc, activitats guiades i reflexió per entendre de manera accessible com funciona la computació quàntica i quines aplicacions té.

Simulacions d’ordinador

Quantum Tycoon

Tema principal: introducció a la computació quàntica mitjançant un joc de simulació i estratègia.

Continguts:

Gestió d’una empresa dedicada al desenvolupament d’ordinadors quàntics
Introducció als principis bàsics de la computació quàntica
Desenvolupament i millora de tecnologies quàntiques dins del joc
Resolució d’encàrrecs mitjançant algoritmes quàntics reals
Gestió de recursos i presa de decisions vinculades al desenvolupament tecnològic
Aproximació lúdica a les possibilitats, reptes i aplicacions de les tecnologies quàntiques

Eigengame

Tema principal: simulació interactiva de la mecànica quàntica mitjançant un joc educatiu.

Continguts:

Funció d’ona i equació de Schrödinger (1D)
Creació de potencials quàntics personalitzats
Visualització de nivells d’energia i funcions d’ona
Mesura i col·lapse de l’estat quàntic
Exploració de nivells superiors d’energia
Enllaç a simuladors en línia per a estudiants

Quantum Timeline

Tema principal: introducció a la dualitat ona-partícula a través de l’experiment de Young.

Continguts:

Història del debat entre Newton (partícules) i Huygens/Young (ones)
Patrons d’interferència amb una i dues escletxes
Comportament ondulatori de la llum
Comportament ondulatori de partícules (electrons, etc.)
Naturalesa probabilística de la mecànica quàntica
L’experiment com a demostració de la dualitat ona-partícula

Clàssica vs. quàntica

Tema principal: comparació entre l’evolució clàssica i quàntica de partícules.

Continguts:

Descripció de la funció d’ona i la seva evolució
Simulacions de moviment clàssic en pous de potencial
Absència d’efecte túnel en la física clàssica
Evolució quàntica amb efecte túnel
Visualització de probabilitats i estats estacionaris
Comparació directa entre comportaments clàssics i quàntics

Metodologia

Sessions formatives i d’aprofundiment impartides per personal investigador especialitzat en física i tecnologies quàntiques de la Universitat de Barcelona, l’ICCUB i l’IN2UB, combinant la consolidació dels continguts treballats en el primer curs amb la introducció de nous coneixements.
Treball pràctic amb recursos educatius i simulacions interactives, incloent-hi eines ja utilitzades en el projecte i nous recursos com Quantum Tycoon i els dossiers didàctics.
Implementació a l’aula dels recursos i continguts treballats durant la formació, amb alumnat de secundària.
Acompanyament directe als centres educatius per part de l’equip de Quantum Ambassadors, mitjançant xerrades, tallers amb l’alumnat o suport al professorat durant la implementació d’activitats i recursos del projecte a l’aula.
Visites a laboratoris i espais de recerca, per conèixer experiments, dispositius i línies actuals de recerca en física i tecnologies quàntiques.
Sessions de retorn i intercanvi d’experiències entre el professorat participant i el personal investigador, per compartir les activitats implementades, analitzar-ne els resultats i identificar-hi dificultats, millores i bones pràctiques.
Participació en la jornada final del projecte, on es presentaran i compartiran les experiències desenvolupades durant el curs i la seva aplicació amb l’alumnat.

Formadors

Bruno Julià Díaz
Montserrat Guilleumas Morell
Carles Calero Borrallo
José María Gómez-Cama
Sònia Estradé Albiol
Julia Peral Calbó
Núria de Echegaray Jaumandreu

Destinataris

Professorat que hagi completat la primera edició del programa Quantum Ambassadors.

Calendari i horari

1a jornada — Formació: 21 d’octubre de 2026, de 16:15 a 20:30
- 16:15-16:35. Benvinguda.
- 16:35-17:05. Presentació del nou material: còmic i situació d’aprenentatge de computació quàntica.
- 17:05-17:55. Computació quàntica: teoria — Héctor Briongos.
- 17:55-18:15. Pausa de cafè.
- 18:15-19:05. Computació quàntica: vessant experimental — Toni Rubio.
- 19:05-20:30. Sessió de treball sobre les situacions d’aprenentatge — aula d’informàtica A03I.
2a jornada – Classe magistral de física quàntica: 15 de desembre de 2026, de 9:45 a 14:00
- 9:45-10:00. Benvinguda i ordre del dia.
- 10:00-12:00. Sessió de treball conjunta sobre els còmics — aula d’informàtica A03I.
- 12:00-12:30. Pausa de cafè i fotografia conjunta.
- 12:30-14:00. Bloc de comunicacions i tecnologies quàntiques:
  - Xerrada sobre comunicacions quàntiques i tecnologies quàntiques.
  - Xerrada «Dones de la física» — proposta amb Marta Jordi Taltavull, directora de l’Institut Menorquí d’Estudis.
Jornada de cloenda: 9 de juliol de 2027, de 9:30 a 14:00 (per confirmar)
- 9:30-10:00. Arribada i registre.
- 10:00-10:10. Benvinguda.
- 10:10-11:10. Xerrada conjunta.
- 11:10-11:30. Pausa de cafè.
- 11:30-12:15. Presentacions del professorat i l’alumnat.
- 12:15-12:45. Xerrada de cloenda, valoració del curs i breu sessió de feedback — Núria de Echegaray.
- 12:45-14:00. Sessió de laboratori en grups: experiments de física quàntica.

Modalitat

Curs

Format

Semipresencial. Sessions presencials i sessions d’implementació amb alumnat de secundària a l’institut.

Lloc

Facultat de Física de la Universitat de Barcelona.

Hores a certificar

20 hores (13 hores presencials i 7 hores de treball personal).

Requisits de certificació

Assistència mínima d’un 80 % de les hores presencials.
Lliurament de les evidències d’haver implementat a l’aula la formació rebuda.

Idioma

Català

Preu

Gratuït

Nombre de places

Període d’inscripció

Del 29 de setembre de 2026 al 19 d’octubre de 2026.

Inscripció per Internet: formulari de matriculació

Informació i/o consultes

www.ub.edu/idp

A/e: idp.cursos@ub.edu
Tel.: 934 021 024

En finalitzar la formació les persones participants que compleixin els requisits reben un certificat de participació de la Universitat de Barcelona.

En el cas del professorat de Catalunya, el certificat d’aquest curs s’incorpora directament a l’expedient de formació de cada docent (XTEC) i es pot utilitzar com a acreditació per participar en els diferents processos selectius del Departament d’Educació i Formació Professional de la Generalitat de Catalunya, en els termes que indiqui cada convocatòria.

Per iniciar aquesta activitat cal que hi hagi un nombre mínim de persones inscrites.