Dentro brevemente
- Uma equipa de investigação liderada pela Universidade de Leipzig desenvolveu uma nova forma de ensinar física quântica, concentrando-se em sistemas de dois estados (qubits) em vez de métodos históricos tradicionais, com descobertas iniciais sugerindo que esta abordagem melhora a compreensão conceptual.
- Os sistemas de dois estados, essenciais para as tecnologias quânticas modernas, como a criptografia e a computação quântica, são usados como base para a introdução de princípios quânticos importantes, como a aproximação e a manipulação.
- A pesquisa, que será apresentada na conferência APS Global Physics de 2025, coincide com o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quântica, que marca uma mudança na preparação das gerações futuras para a “segunda revolução quântica”.
Uma equipe de professores de física se concentrou em uma nova maneira de ensinar física quântica nas escolas. O ensino tradicional em sala de aula tende a se concentrar na introdução da história das origens da física quântica, o que muitas vezes causa problemas para os alunos. Usando o processo de medição quântica como exemplo, os pesquisadores publicaram agora suas primeiras descobertas poderosas no estudo da física quântica – baseadas em sistemas de dois estados.
Os pesquisadores, incluindo o físico acadêmico Professor Philipp Bitzenbauer, da Universidade de Leipzig, estão se concentrando no que é conhecido como qubits. Estes são sistemas de dois estados, sistemas quânticos simples e ao mesmo tempo muito importantes que podem ser usados para descrever muitas situações. O controle e a manipulação dessas equações desempenham um papel importante na tecnologia quântica moderna.
Segundo Bitzenbauer, até o momento não existem estudos que tenham informações sobre a eficácia desses métodos utilizando sistemas de dois estados na melhoria da compreensão conceitual dos alunos. Há também uma falta de investigação científica sobre as vantagens e desvantagens específicas na aprendizagem de diferentes métodos de ensino baseados em sistemas de dois estados.
“Usando o exemplo do processo de medição quântica, um dos principais problemas da física quântica, mostramos como desenvolver um método experimental que pode ser usado em campo como parte de pesquisas intervencionistas. No geral, os conceitos de ensino que se concentram em sistemas de dois estados parecem, na verdade, ser mais propícios à aprendizagem do que o método tradicional”, afirma um especialista em educação física em Leipzig, que é o primeiro autor do artigo.
Fazer dos sistemas de dois estados um ponto de partida para a compreensão da física quântica tem sido objeto de muita discussão nos últimos anos. Segundo Bitzenbauer, esse método abre as portas para a tecnologia quântica moderna, seja criptografia quântica ou computação quântica. Um dos objetivos da criptografia quântica é tornar as comunicações seguras contra espionagem. Os computadores quânticos podem ser usados para resolver problemas que até mesmo os supercomputadores conseguem resolver depois de muito tempo ou não conseguem resolver, como dividir grandes números em fatores primos.
“Minha equipe e eu estamos trabalhando para tornar o primeiro poder da tecnologia quântica acessível às crianças em idade escolar”, disse Bitzenbauer. A American Physical Society (APS) o convidou para apresentar os resultados do projeto no APS Global Physics Summit em Los Angeles, em março de 2025.
Bitzenbauer destaca que 2025 será o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quântica: a comunidade científica pode relembrar 100 anos de mecânica quântica que fez história mundial. E continua a fazê-lo hoje, embora a um nível muito mais elevado. Os cientistas falam de uma segunda revolução quântica que moldará o novo século da mesma forma que a primeira revolução quântica moldou o século XX.
“Hoje, o foco está na evolução de sistemas de muitos corpos para o controle e manipulação de elétrons únicos, fótons únicos ou, mais geralmente, graus de liberdade únicos em um sistema quântico. O sistema quântico mais simples e importante tem apenas dois graus de liberdade – um sistema de dois estados. E este é o início do ensino de física quântica nas escolas”, disse o pesquisador.
