Mejoramiento en la enseñanza-aprendizaje de la óptica clásica y la óptica cuántica a nivel licenciatura mediante la implementación de técnicas experimentales avanzadas

Abstract

La óptica clásica forma parte de la formación básica en la formación de los profesionales en física y algunas ingenierías. Actualmente existen desarrollos tecnológicos innovadores cuyas aplicaciones en la ciencia básica y la industria son de alto impacto. Por lo cual, se requiere una actualización continua de las materias que se imparten a nivel licenciatura y bachillerato alrededor de la óptica. Por otro lado, la óptica cuántica es una de las áreas de investigación estratégicas del siglo XXI que podría llevar a una revolución en las telecomunicaciones y en la informática (computación cuántica y criptografía cuántica). Es, por lo tanto, importante que en nuestro país se desarrolle una infraestructura de investigación, así como que se formen recursos humanos del más alto nivel en licenciatura, en esta área de estudio. El presente proyecto tiene por finalidad el desarrollo de recursos pedagógicos para la enseñanza de la óptica clásica y la óptica cuántica desarrollando prácticas de laboratorio donde el alumno aprenda a utilizar recursos tecnológicos actuales y el uso de técnicas experimentales en la frontera de la ciencia. En particular, pretendemos dar continuidad al proyecto PAPIME aprobado en una convocatoria anterior. La infraestructura existente es la suma de la infraestructura ya existente para investigación en el laboratorio de óptica cuántica del ICN-UNAM y la infraestructura adquirida con el proyecto PAPIME PE106415; por lo tanto, se cuenta con una infraestructura exclusiva para experimentos de docencia. Pretendemos actualizar el conjunto de prácticas experimentales ya implementadas y también generar una nueva práctica de óptica cuántica accesibles a estudiantes de licenciatura en física e ingenierías que permitan un esclarecimiento de los conceptos involucrados, a través un dispositivo didáctico y que sea reconfigurable para realizar todos los experimentos. De igual forma, se pretende realizar videos que expliquen los principios físicos y programas de computadora (aplicaciones en línea) que simulen los experimentos. Este proyecto pretende que los estudiantes tengan la posibilidad de un acercamiento de calidad a la óptica en general para así fomentar que una fracción de ellos puedan encaminar sus planes futuros hacia la óptica experimental. Proponemos adquirir, con fondos del presente proyecto, equipo y material de laboratorio por ser destinado específicamente a prácticas docentes de alta calidad en las áreas de la óptica clásica y la óptica cuántica.

Los productos de este proyecto serían: (1) Las notas publicadas en línea de las notas para realizar las prácticas de óptica cuántica y óptica clásica; (2) Dos videos que expliquen en detalle los experimentos ya implementados; (3) Dos aplicaciones de computadora que modelen el experimento de pareja de fotones mediante el proceso de conversión paramétrica descendente espontánea y las propiedades ópticas del cristal donde se generan tales parejas de fotones; (4) implementación de una nueva fuente de parejas de fotones enredadas en polarización; y (5) participación en el día de puertas abiertas del ICN con un experimento demostrativo. Para la realización de este trabajo planeamos utilizar fondos de este proyecto para pagar becas de tesis y servicio social a estudiantes de licenciatura para el apoyo en la implementación de las prácticas de laboratorio, en las transcripciones de las notas y su publicación.