Mecánica cuántica fundamental, una propuesta didáctica

Abstract

RESUMEN: La mecánica cuántica fundamental (MCF) es una exposición comentada de los experimentos y conceptos fundamentales de la mecánica cuántica, que es la teoría física del dominio cuántico de fenómenos: el principio de superposición y el entrelazamiento cuántico se proponen como el fundamento teórico de la descripción cuántica. De estas nociones base se presenta su formalismo para sistemas de dos niveles. También se exponen las ideas de probabilidad, evolución (dinámica) y medición con el fin de plantear el problema de la medición. Finalmente, esta construcción teórica es contextualizada en experimentos emblemáticos del dominio cuántico: la doble rendija, el experimento de Stern-Gerlach y el interferómetro de Mach-Zehnder, y en aplicaciones tecnológicas, como la teletransportación y la criptografía cuánticas. Además, la MCF es una propuesta didáctica, materializada en seis secuencias didácticas, dirigida a profesores en formación lo mismo que a estudiantes de secundaria.

ABSTRACT: Fundamental quantum mechanics (FQM) is a commented presentation of fundamental experiments and concepts of quantum mechanics, the physical theory of the quantum phenomena domain: superposition principle and quantum entanglement become the cornestone of the theoretical foundation of the quantum description. The formalism of these basic notions, for two-level systems, is presented. Also, the quantum measurement problem is stated through the discussion of the ideas of probability, evolution (dynamics) and measurement. Finally, this theoretical construction is contextualized in emblematic experiments of the quantum domain: the two slit experiment, the Stern-Gerlach experiment and the Mach-Zehnder interferometer, and in technological applications, such as quantum teleportation and quantum cryptography. Besides, the FQM is a pedagogical proposal, formed by six didactic sequences, for high school teachers and students.