Tópicos de Física Moderna

Conhecimentos de Base Recomendados

Análise Matemática I, Álgebra Linear e Geometria Analítica.

Métodos de Ensino

Aulas teóricas com exposição dos conceitos e exemplos de aplicação, recorrendo a meios tradicionais (quadro) e meios audiovisuais; aulas teórico-práticas em que os alunos resolvem problemas em que aplicam os conceitos abordados a situações práticas e desenvolvem sentido crítico em relação aos resultados; uma das aulas teórico-práticas é dedicada à implementação prática de circuitos quânticos básicos com acesso remoto a um computador quântico real.

Resultados de Aprendizagem

Transmitir aos alunos conceitos básicos e ferramentas de trabalho que permitem explicar, compreender e prever fenómenos em Física Clássica e em Física Quântica e a sua relação com Computação Quântica. Estimular a aquisição de competências em análise e síntese, comunicação escrita, resolução de problemas, raciocínio crítico, aprendizagem autónoma, trabalho de grupo e aplicação prática de conhecimentos teóricos.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Mecânica Clássica

Leis de Newton. Equação do movimento de uma partícula a uma dimensão. Descrição do comportamento de uma partícula a partir da energia potencial e das condições iniciais. Oscilador harmónico clássico.

2. Mecânica Ondulatória

Equação geral de uma onda a uma dimensão. Ondas sinusoidais. Sobreposição e interferência. Ondas estacionárias. Batimentos. Difração. Pacotes de onda. Transmissão de informação. Ondas eletromagnéticas.

3. Mecânica Quântica

Efeito fotoeléctrico. Dualidade onda-partícula. Interpretação probabilística da função de onda de uma partícula. Equação de Schrödinger a uma dimensão: exemplos. Problema da medida em Mecânica Quântica. Estados de spin como exemplo de um sistema quântico binário. Entrelaçamento quântico.

4. Informação e Computação Quântica

Relação entre bits clássicos e bits quânticos ou qubits. Esfera de Bloch. Operações com qubits. Encriptação quântica. Circuitos quânticos básicos. Potencialidades e desafios de implementação.

Docente(s) responsável(eis)

João Pedro Trancoso Gomes Rosa

Métodos de Avaliação

Avaliação
Projecto: 10.0%
Frequência: 90.0%

Bibliografia

• Jorge Dias de Deus, Mário Pimenta, Ana Noronha, Teresa Peña, Pedro Brogueiro (2000) - Introdução à Física, 2ª edição, McGraw-Hill.

• Kennneth Krane (1996) - Modern Physics, 2nd edition, John Wiley & Sons, Inc.

• Helena Vieira Alberto, "Informação Quântica - Uma introdução" - Notas letivas de Tópicos de Física Moderna

• Michael A. Nielsen and Isaac L. Chuang (2010) - Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press.

• Vitaly Chepel (2006) - “Apontamentos de Tópicos de Física Moderna”, DF-FCTUC.