Una de las ramas de la ciencia contemporánea más enigmática es la física cuántica… o por lo menos así lo parecía. Un nuevo método de enseñanza creado y aplicado en Chile podría ser la respuesta para fomentar el desarrollo de este campo en nuestro país , o al menos así lo piensan un grupo de científicos del Instituto Milenio de Óptica MIRO y del Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile (USACH).
“Hay una idea generalizada en la comunidad científica internacional, de que no se puede enseñar física cuántica al público general, pero en este trabajo demostramos con datos significativos que dicha noción no es correcta”, así explica el Doctor Felipe Herrera, académico del Departamento de Física USACH
Alumnas de primero a tercero medio del Liceo 7 de Providencia y alumnos de la Academia de Química del Instituto Nacional, fueron los seleccionados para vivir esta experiencia, la cual quedó plasmada en la reciente publicación “An instrument-free demonstration of quantum key distribution for high-school students” (“En español. Una demostración sin instrumentos de criptografía cuántica para estudiantes de enseñanza media”), publicada en la revista científica Physics Education.
El propósito de la investigación
La idea surgió de la importancia que está teniendo la física cuántica en áreas como la futura computación y en la seguridad informática a través de sistemas que codifican los datos (criptografía).
Con ese propósito, durante los meses de octubre y noviembre del año 2018 se realizaron cuatro charlas de 50 minutos, una en el Planetario, dos en el Liceo 7 y una en el Instituto Nacional. “En esta experiencia participamos un grupo multidisciplinario compuestos tanto por científicos como profesores de física”, así lo afirma el Doctor Felipe Herrera, quién es además Ph.D en Química de la Universidad de British Columbia, Canadá.
Juegos de rol y entrelazamiento cuántico
Para llegar a estos resultados los científicos prepararon diversas actividades donde “se incluía una simulación en vivo de verificación de entrelazamiento cuántico entre dos partículas que cumplen las leyes de la mecánica cuántica, todo sin instrumental ni equipamiento experimental, sino que mediante un esquema de “juegos de rol” con dos voluntarios, en donde la audiencia debe descubrir por sí misma el significado del entrelazamiento cuántico”, así lo menciona María José Carreño, profesora de Física y miembro del Instituto Milenio de MIRO.
El entrelazamiento cuántico es un tipo de correlación, o conexión, entre dos partículas que comparten propiedades físicas aún cuando puedan estar separadas por años luz de distancia. Esta es una característica que no tiene comparación en nuestra experiencia diaria, pero sin embargo permite el desarrollo de nuevas tecnologías como la computación cuántica.
“Logramos todo lo anterior utilizando simple material de papelería, y la participación de los realizadores, voluntarios y el público. Como resultado, las y los jóvenes lograron establecer la presencia o ausencia de entrelazamiento cuántico entre dos partículas, simulando lo que se conoce como un Test de Bell en criptografía cuántica”, agrega Herrera.
“Demostramos al mundo que es posible enseñar a estudiantes de secundaria conceptos fundamentales en información cuántica”, concluye el académico.
Tras esta positiva experiencia, los planes del grupo es continuar con actividades similares en la enseñanza de la física para replicar los resultados en distintos establecimientos de educación media, pero también con público general, con el objetivo de contribuir a potenciar la enseñanza de la física en los colegios y fomentar la valoración pública de la mecánica cuántica en la industria moderna.
En este trabajo participaron junto a Herrera, Jonathan Sepúlveda, Silvia Tecpan, Carla Hernández del Departamento de Física de la Universidad de Chile, junto a María José Carreño del MIRO.
Pare ver el artículo científico original, revisar la siguiente dirección web: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6552/ab377c
Fuente: Instituto Milenio de Investigación en Óptica, MIRO