Un equipo de la Facultad de Física de la Universidad de Barcelona ha desarrollado un innovador sistema experimental para que los estudiantes comprendan mejor la física cuántica. Este equipo permite estudiar fenómenos como el entrelazamiento cuántico y las desigualdades de Bell, facilitando la enseñanza práctica en el aula. La iniciativa responde a la creciente demanda de conocimientos en tecnologías cuánticas, cruciales para el futuro en áreas como computación y ciberseguridad.
Un equipo de la Facultad de Física de la Universidad de Barcelona ha desarrollado un innovador sistema experimental que busca acercar las tecnologías cuánticas al estudiantado. Este nuevo equipo permite a los estudiantes familiarizarse con conceptos complejos de la física cuántica, facilitando así su comprensión y aplicación en el ámbito académico.
La configuración del dispositivo es versátil, rentable y se puede aplicar en diversas modalidades dentro del aula. Actualmente, el sistema está operativo en el Laboratorio Avanzado de Cuántica de la facultad y podría ser accesible para centros educativos menos especializados.
La propuesta ha sido presentada en un artículo publicado en la revista EPJ Quantum Technology. Este trabajo es el resultado de la colaboración entre varios académicos, incluyendo a Bruno Juliá, Martí Duocastella y José M. Gómez, junto con Raúl Lahoz, autor de la tesis que fundamenta esta investigación. También han participado Lidia Lozano y Adrià Brú.
El estudio de fenómenos exclusivos de la mecánica cuántica
La mecánica cuántica permite crear sistemas denominados entrelazados, donde dos partículas o fotones presentan comportamientos poco intuitivos. En 1964, John S. Bell demostró que las predicciones de esta teoría eran incompatibles con una descripción clásica, validando así su naturaleza probabilística. Recientemente, se otorgó el Premio Nobel de Física a Alain Aspect, John F. Clauser y Anton Zeilinger por sus experimentos pioneros sobre información cuántica.
El nuevo sistema diseñado por el equipo universitario permite estudiar las desigualdades de Bell y realizar tomografías completas de estados de dos fotones. Su operatividad es sencilla y permite preparar distintos estados cuánticos entrelazados. Según los investigadores, esto facilitará enormemente que los estudiantes comprendan este fenómeno tan complejo.
Aproximación a instrumentación avanzada
Los resultados obtenidos muestran una manipulación exitosa del estado cuántico de los fotones, logrando estados entrelazados con alta fidelidad. Además, los componentes del sistema son ampliamente utilizados en tecnologías cuánticas actuales, lo que proporciona a los estudiantes acceso a instrumentación avanzada.
Este innovador enfoque ya se ha implementado en cursos tanto de grado como de máster, recibiendo una valoración muy positiva por parte del alumnado. En el grado en Física, se utiliza para complementar asignaturas relacionadas con la Teoría de la Información Clásica y Cuántica.
Financiación e impacto educativo
El desarrollo del sistema ha recibido apoyo financiero del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades así como fondos europeos Next Generation EU. La implementación práctica en el aula no solo mejora la enseñanza teórica sino que también prepara a los estudiantes para enfrentar retos futuros en el campo tecnológico.
Artículo referencial:
Lahoz Sanz, Raúl; Lozano Martín, Lidia; Brú i Cortés, Adrià; Duocastella, Martí; Gómez, José M.; Juliá-Díaz, Bruno. «Undergraduate setup for measuring the Bell inequalities and performing quantum state tomography». EPJ Quantum Technology, diciembre de 2024.