Qtris

Corso di aggiornamento di Meccanica Quantistica per docenti

Modulo di iscrizione

Qtris è la Meccanica Quantistica

Qtris è un gioco da tavolo ispirato al gioco del “tris”, le cui regole sono modificate per riprodurre gli assiomi della Meccanica Quantistica, ovvero l’insieme di leggi che governano la preparazione, l’evoluzione e la misura degli stati quantistici. Ogni casella del Qtris rappresenta un sistema quantistico a due livelli, ovvero un “qubit”.
L'approccio si basa sul linguaggio del calcolo quantistico, che permette di introdurre i postulati della fisica quantistica utilizzando una matematica elementare già inclusa nei programmi scolastici. Si farà uso di strumenti come i numeri complessi e le matrici, alleggerendo notevolmente il carico formale solitamente associato alla risoluzione di problemi quantistici.
Scopo didattico di Qtris è introdurre i concetti base della Meccanica Quantistica, contenuti nei suoi assiomi, attraverso un gioco con regole ben definite. Il contesto ludico aiuta a comprendere e implementare calcoli e strategie altrimenti molto complessi.
Il corso è strutturato in tre incontri online da 150 minuti divisi ciascuno in due moduli da 75 minuti piu’ un incontro finale in presenza da almeno tre ore.
Si prevedono un questionario in ingresso (conoscenze pregresse del formalismo e delle tecnologie quantistiche) e uno in uscita (gradimento, comprensione, spendibilità didattica)

Programma
Lezione 1 – 10/1/2024 - Online

• Introduzione (Maria Bondani, CNR):
  - importanza culturale dell’insegnamento della MQ
  - introduzione storica, I e II rivoluzione quantistica
  - Tecnologie quantistiche come contesto
• Esperimento di Stern-Gerlach (Maria Bondani):
  - Stato quantistico, sovrapposizione, differenza con miscela statistica classica
  - Misure, probabilita’ e indeterminazione

Lezione 2 – 17/1/2024 - Online

• Il Qtris (Alioscia Hamma, UniNA):
  - I componenti del gioco (tabellone, pedine, carte, dadi…)
  - Le regole del gioco
• Qtris e gli assiomi della MQ – 1 (Alioscia Hamma):
  - Stato quantistico di singola casella (0,1,+,-)
  - Operazioni sugli stati delle singole caselle (I, X, Z, H)
  - Misura e probabilita’ (osservatore)
  - Decoerenza (Eve)

Lezione 3 – 24/1/2024 - Online

• Qtris e gli assiomi della MQ – 2 (Alioscia Hamma):
  - Sistemi composti, stati fattorizzati ed entangled
  - Operazioni su piu’ caselle (CNOT)
  - Generazione e distruzione di entanglement
• Entanglement e disuguaglianze di Bell (Maria Bondani)

Lezione 4 (in presenza, data da definirsi)

• Sessioni di gioco e discussione