Kvantové technologie – základy pro učitele

Jedná se o kurz dalšího vzdělávání pedagogických pracovníků, který je určen zejména učitelům fyziky, kteří mají zájem se o daném tématu něco dozvědět takovým způsobem, který jim umožní vybrané části přímo použít i ve výuce na střední škole. Protože kurz kombinuje znalosti z matematiky, logiky, fyziky i programování, uvádíme zde očekáváné vstupní znalosti či dovednosti:
- goniometrické funkce, komplexní čísla, práce s vektory, násobení matic (stačí těch nejmenších),
- logické funkce AND, OR, NOT, XOR,
- vlnová optika (fáze vlnění, interference na dvojštěrbině, polarizace světla) a chování magnetu v magnetickém poli (zcela stačí na středoškolské úrovni),
- zkušenost se základy programování (podmínky a cykly) v jakémkoli jazyce či prostředí.
Není očekávána žádná vstupní znalost kvantové fyziky či daných technologií jako takových.
Obsah kurzu
Kurz svojí koncepcí vychází ze zkušeností lektorky s výukou těchto témat na středoškolské úrovni (v rámci kroužků a výběrových seminářů). Jeho cílem je poskytnout účastníkům pochopení základních principů, nikoli jít do techničtějších a složitějších detailů. Vše bude reprezentováno zejména v grafické podobě, která je pro středoškolské studenty přístupnější, ale s navázáním na znalosti matematiky, které lze u učitelů předpokládat. V případě zájmu by měli účastníci kurzu být schopni vybrané části ihned zařadit do své výuky. Součástí bude také práce s názornými jednoduše vyrobitelnými pomůckami a volně dostupnými aplety a simulacemi.
Hlavní témata (na základě přání účastníků mohou být změněna či doplněna o další):
- základní zákony kvantového popisu světa,
- qubit jako dvoustavový systém a grafické reprezentace jeho stavu, jeho možné fyzikální realizace,
- kvantová hradla (operátory) včetně geometrické interpretace jejich působení,
- princip kvantové teleportace a kryptografie (dle protokolu BB84),
- vybrané kvantové vyhledávácí algoritmy (Deutschův, Groverův).
Organizační informace
- kurz je vhodný pro učitele fyziky, výpočetní techniky (informatiky) i odborných předmětů zaměřených na elektrotechniku, algoritmizaci apod.
- 18 hodin (tři čtyřhodinové online bloky + jeden šestihodinový blok prezenčně)
- termíny:
- úterý 18. 2. 2025 – online
- pátek 21. 2. 2025 – prezenčně
- úterý 4. 3. 2025 – online
- úterý 18. 3. 2025 – online
- úterý 18. 2. 2025 – online
- časování:
- online bloky vždy 16:00–19:30, s půlhodinovou pauzou uprostřed
- prezenční blok (21. 2. 2025) 10:00–16:00 s hodinovou pauzou na oběd, místo konání: MFF UK, V Holešovičkách 2, Praha 8
- online bloky vždy 16:00–19:30, s půlhodinovou pauzou uprostřed
- počet účastníků: 10–20
- cena: 3 000 Kč
Kurz již skončil. Plánujeme vypsat další běh tohoto kurzu na podzim 2025 (říjen/listopad, konkrétní termíny zde budou zveřejněny koncem května). Pokud máte o kurz zájem, napište garantce kurzu a obdržíte detailní informace, jakmile budou k dispozici
Lektorka: RNDr. Zdeňka Koupilová, Ph.D.
Máte dotaz? Pište garantce kurzu Zdeňce Koupilové, zdenka.koupilova@matfyz.cuni.cz.
Kurz je zařazen mezi aktivity roku 2025
jako mezinárodního roku kvantových technologií.
Na podzim roku 2024 proběhla pilotáž tohoto kurzu pod názvem Základy kvantových technologií pro učitele. O jeho průběhu informuje článek na serveru matfyz.cz, níže uvedená ohlednutí za ukončeným kurzem od učitelů, kteří kurz absolvovali (jde o učitele z gymnázií i středních odborných škol), a několik fotografií z jeho průběhu.
Rozhodně bych kurz doporučil. Nebojte se vkročit do jiného světa, ale připravte se na to, že je ten svět jiný. Nepočítejte, že Vám to samo naskáče do hlavy. Je třeba se nad jednotlivými postupy zamyslet a zopakovat si ze setkání na setkání postupy, které jste se naučili, abyste neztratili nit. (S. G.)
Kolegům bych řekl, ať do toho určitě jdou, že to bylo celé skvěle pojaté. Bylo dodáno neskutečné množství doprovodných materiálů, ukázáno spoustu neobvyklých metod. Kurz byl veden velmi svědomitě, je neskutečně nabitý a zaujme od začátku do konce. (T. P.)
Nejvíce mne oslovilo kvantové šifrování, protože jej se studenty programování studujeme na klasické úrovni, a šifrování nebo přenos informací pomocí kvantových technologií mě i studentům může rozšířit obzory a některé studenty možná nasměrovat v budoucí kariéře. (P. K.)
Kurz byl velmi nabitý, ale dle mého názoru bylo dobře vyváženo postižení základních myšlenek a náročnost kurzu. Kurz se mi zdál výborně připravený, včetně zajištění materiálu k výuce. (J. P.)
Výborné osvěžení kvantovky nejen z fyzikálního úhlu pohledu, posunulo mne to. Musela jsem si osvěžit i matematiku, což mi nevadilo, spíše naopak. Celkově velmi přínosné, nové nápady do výuky, nové podněty k přemýšlení, za mě super. (H. S.)