量子科學(xué)應(yīng)用
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量子科學(xué)應(yīng)用范文第1篇
【關(guān)鍵詞】 測量教學(xué) 電子表格結(jié)合 模式
引言
工程類的“測量學(xué)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程的教學(xué)目的是掌握測量儀器的使用，地形測量方法及施工放樣的基本知識。培養(yǎng)學(xué)生解決地形測量技術(shù)相關(guān)問題的能力及處理施工放樣測量的能力。測量課是一門數(shù)字計算與實踐性操作均要求較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，必須根據(jù)教學(xué)要求靈活應(yīng)用各種教學(xué)方法。尤其在當(dāng)前教育對象文化基礎(chǔ)較差的情況下。提高學(xué)生工程測量動手的能力。在測量教學(xué)當(dāng)中的很多部分我們都可以借助電子表格來進(jìn)行說明，并且對于學(xué)生的以后的測量實習(xí)或是工作后，多于數(shù)據(jù)的相關(guān)處理都是很有幫助的。
1、 測量教學(xué)的要求
1.1課堂教學(xué)要求
傳統(tǒng)測量課的理論課教學(xué)以章節(jié)為順序，課時安排比例較大。達(dá)到了學(xué)生從理論上解決問題能力的目的。但缺乏動手能力提高的培養(yǎng)。例如，角度測量，就是以水平角原理為重點展開教學(xué)，其授課順序為：
按以上框架講課可以看出，雖然沒有按教材的章節(jié)順序講解，但能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的思維能力和利用理論知識解決操作問題的能力。測量教師在課堂上不能滿堂灌，要激發(fā)學(xué)生的思維能力，達(dá)到產(chǎn)生教學(xué)互動，才能提高學(xué)生的自學(xué)能力及理解能力。課堂教學(xué)要抓住主要的理論概念以點帶面，讓學(xué)生充分發(fā)揮空間的想象力，如在講水平角概念時把水平角原理寫在黑板上，然后讓同學(xué)們自由地討論，并把同學(xué)們討論的問題寫在黑板上，老師再歸納講解得出結(jié)論。
1.2實習(xí)教學(xué)要求
測量課是一門實踐性很強(qiáng)的課程。要培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力．因此在教學(xué)的安排上要加大實習(xí)課的比重。要讓學(xué)生對課堂的理論內(nèi)容能及時消化，對操作的方法能及時掌握，還能讓學(xué)生在實習(xí)中將理論上的知識融會貫通。提高學(xué)生在實際操作過程中的分析問題和解決問題的能力。課間實習(xí)是課堂教學(xué)的組成部分。加大課間實習(xí)的時間，目的是及時地將理論知識通過操作實習(xí)加以鞏固，提高學(xué)生的動手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在課間實習(xí)中不斷提出問題讓學(xué)生思考．除了要求學(xué)生掌握儀器的操作及各種測量方法外．還要提出一些在實踐中遇到的問題。最后總結(jié)并告訴同學(xué)們正確的讀數(shù)方法。在課間實習(xí)中。不斷地提出問題讓同學(xué)們討論分析。充分發(fā)揮同學(xué)們的想象力，這樣做不但可以提高學(xué)生們的興趣，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，更主要的是要讓同學(xué)們提高分析問題解決問題的能力，使學(xué)生學(xué)的知識更深刻更扎實。
1.3培養(yǎng)學(xué)生測量操作能力
測量綜合實習(xí)，是在理論課結(jié)束后，進(jìn)行的測量綜合能力實踐．作為一門獨立的課程給學(xué)生評定成績。為了較好地完成測量綜合實習(xí)教學(xué)，保證同學(xué)們在實習(xí)中順利地學(xué)會操作，需要編寫《測量實習(xí)指導(dǎo)書》，指導(dǎo)書在實習(xí)的時間安排、工作任務(wù)、注意事項、上交成果、成績評定標(biāo)準(zhǔn)等方面作了要求。同學(xué)們互相幫助、互相學(xué)習(xí)、互相尊重。培養(yǎng)了學(xué)生集體主義觀念和謙虛好學(xué)的思想情操．使每位同學(xué)都能得到鍛煉。從而提高同學(xué)們的測量技術(shù)能力。要求每個組都要參與測圖過程的每個環(huán)節(jié)．并獨立地去解決實習(xí)中出現(xiàn)的問題。實習(xí)指導(dǎo)老師在教學(xué)過程中．啟發(fā)性地指導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生在實習(xí)中了解地形測量的每個環(huán)節(jié)，并將書本知識通過實習(xí)連貫起來，加深對書本知識的理解．強(qiáng)化了學(xué)生動手操作能力。
1.4教學(xué)與技能考核相結(jié)合
在實習(xí)時，將技能鑒定的標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容，安排到實習(xí)內(nèi)容當(dāng)中。讓學(xué)生理解技能鑒定的內(nèi)容，指導(dǎo)他們對技能考核內(nèi)容的掌握。針對基礎(chǔ)差的學(xué)生加大技能訓(xùn)練力度。使學(xué)生職業(yè)技能的水平和測量能力同步得以提高。為學(xué)生就業(yè)提供了競爭優(yōu)勢。
1.5提升學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)
老師在施教過程中，同時要對學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)進(jìn)行教育和培養(yǎng)，如果學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)高其學(xué)習(xí)積極性也高．接受專業(yè)知識也快，就、世能力也強(qiáng)，因此在教學(xué)過程中蘑視學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。有助于提高學(xué)生的專業(yè)興趣和對專業(yè)的熱受。一一個優(yōu)秀的工程技術(shù)人員除了有較強(qiáng)的專業(yè)能力外。還應(yīng)具備良好的思想品質(zhì)．要具備愛崗敬，樂于奉獻(xiàn)、吃苦耐勞的好品質(zhì)。要有集體主義觀念。
2、電子表格教學(xué)在其中的應(yīng)用
2.1借鑒電子表格的教學(xué)模式
電子表格是計算機(jī)軟件，對于我們青年學(xué)生來說學(xué)習(xí)計算機(jī)都是很感興趣的，在測量教學(xué)中結(jié)合電子表格的教學(xué)不僅可以提高學(xué)生的興趣，同時可以更形象的反應(yīng)測量的基本原理，有利于學(xué)生的理解。
2.2電子表格在測量教學(xué)中的應(yīng)用
電子表格中的關(guān)于數(shù)據(jù)的計算也是在測量當(dāng)中很有用處的，在測量當(dāng)中很大一部分就是涉及到數(shù)據(jù)的處理和計算，傳統(tǒng)的手算已經(jīng)不能適應(yīng)社會快節(jié)奏的要求了，只有借助于計算機(jī)等輔助設(shè)備才能更好的完成測量的工作，同時提高了計算的準(zhǔn)確性。
3、電子表格教學(xué)應(yīng)用帶來的好處
3.1增強(qiáng)學(xué)習(xí)的能力
測量的工作環(huán)境和設(shè)備都是在不斷地更新的，而電子表格作為計算機(jī)的軟件也是在不斷地更新當(dāng)中的，而且其更新的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于測量方面的速度，所以讓學(xué)生在進(jìn)行測量學(xué)習(xí)的同時加強(qiáng)電子表格的學(xué)習(xí)有利于提高其學(xué)習(xí)的能力，為以后的工作當(dāng)中不斷地學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。同時電子表格是一個很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)能浖瑢W(xué)習(xí)它可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。而測量學(xué)是一門科學(xué)，要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的職業(yè)道德，要把測量成果的真實性放在第一位．因為工程質(zhì)量牽涉到百年大計，要嚴(yán)格按”測量規(guī)范”要求去操作，不能弄虛作假，不能偽造數(shù)據(jù)，牢固地樹立實事求是的職業(yè)道德。實施教學(xué)過程中，除了激發(fā)學(xué)生的專業(yè)熱情外．還要讓學(xué)生理解測量專業(yè)是一門實踐性很強(qiáng)的專業(yè)，野外操作性強(qiáng)且長期在野外日曬雨淋，十分艱苦，培養(yǎng)學(xué)生的吃苦精神。
3.2避免了手算帶來的麻煩
在測量綜合實習(xí)期間．電子表格可以很好的避免手算帶來的麻煩。例如：極坐標(biāo)放樣，在課堂上講解利用坐標(biāo)反算方位角和邊長。根據(jù)計算出來的角度和邊長如何在地面上將點放出來．盡管老師使出了渾身數(shù)解進(jìn)行講解。由于概念抽象，學(xué)生還是難以理解如何進(jìn)行極坐標(biāo)放樣。在施工現(xiàn)場，工地施工員把點坐標(biāo)告訴同學(xué)，學(xué)生通過計算并現(xiàn)場放樣，很快掌握了極坐標(biāo)放樣方法，而通過對電子表格的運(yùn)用就很好的解決了這個問題。實習(xí)的主要內(nèi)容有：角度測量、距離測量、距離放樣、坐標(biāo)測量、懸高測量、對邊測量、面積測量等。主要是加強(qiáng)學(xué)生實際操作能力的培養(yǎng)，以工作任務(wù)的形式來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．激發(fā)學(xué)生的成就動機(jī)．提高學(xué)生的組織管理能力以及崗位適應(yīng)能力。通過實習(xí)使我們獲取了測量實際工作的初步經(jīng)驗，提高了動手操作能力，也提高了學(xué)生在測量過程發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。特別是施工現(xiàn)場的實習(xí)．當(dāng)學(xué)生將放樣點在地面上標(biāo)出來以后很有成就感。對學(xué)生今后走向工作崗位充滿了信心也奠定了良好的心理準(zhǔn)備。通
3.3有利于基本原理的講解
運(yùn)用計算機(jī)中的電子表格的形象的教學(xué)模式可以使同學(xué)們在討論中對所學(xué)知識產(chǎn)生更深印象。課堂教學(xué)時要把握理論的深淺度，對于一些基本要領(lǐng)，如水準(zhǔn)測量原理、角度原理等要講透外，對一些公式推導(dǎo)要適當(dāng)，主要是讓學(xué)生懂得公式的用處和計算方法即可。在教學(xué)過程中。對于操作性強(qiáng)的內(nèi)容，應(yīng)用多媒體課件和現(xiàn)場操作演示，讓學(xué)生在感觀中同時熟悉操作內(nèi)容。對于儀器操作的內(nèi)容，運(yùn)用現(xiàn)場演示的方法，老師現(xiàn)場邊操作邊講解，講解完后可以讓同學(xué)進(jìn)行操作．操作完畢后，老師對普遍性不正確的操作方法進(jìn)行指正，然后再讓同學(xué)們自己練習(xí)，通過反復(fù)操作，有利于學(xué)生直接理解操作過程的要領(lǐng)．記憶深刻。有助于學(xué)生規(guī)范操作程序，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，提高了學(xué)生的操作能力。測量學(xué)中有一些概念非常抽象。如等高線等。適用模型演示的方式，等高線講解更形象更直觀。教學(xué)講解時，先將模型給同學(xué)們看，然后一片一片地分開來，從山腳到山頂又一片一片的按照模型在黑板上勾劃出來．展現(xiàn)在黑板上的是一圈一圈的閉合曲線．告訴同學(xué)們這些閉合曲線就是等高線。然后再根據(jù)勾劃出來的等高線。講解等高線的特性．通過這種模型演示的教學(xué)方法，學(xué)生較容易地理解了等高線的形成和概念。
3.4了解計算機(jī)測量專業(yè)的應(yīng)用
電子表格作為計算機(jī)當(dāng)中的一款軟件，在測量教學(xué)中引入電子表格的教學(xué)可以讓學(xué)生更好的接觸到計算機(jī)，為以后在測量工作當(dāng)中有效的運(yùn)用計算機(jī)打下基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，測量新設(shè)備新技術(shù)不斷更新，從傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀到全站儀、GPS等、特別是遙感技術(shù)．?dāng)?shù)字化測繪技術(shù)在各個領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。因此在教學(xué)中必須讓學(xué)生了解這些新設(shè)備新技術(shù)，拓展學(xué)生的專業(yè)知識面，讓他們在生產(chǎn)單位接觸新設(shè)備時，能較快地應(yīng)用測繪新技術(shù)。學(xué)校通過各種教學(xué)方法用來提升學(xué)生的專業(yè)能力，作為一名學(xué)生，應(yīng)該努力學(xué)習(xí)，不斷地吸取新的技術(shù)，探索新的知識，才會使自己的專業(yè)能力不斷地提升，才能成為一名合格的測量技術(shù)人員。
結(jié)束語
用EXCEL電子表格來處理測量計算數(shù)據(jù)，會使我們感到非常輕松、靈活。通過Excel電子表格制作的一些模塊，只要把外業(yè)測量的數(shù)據(jù)輸入到相對應(yīng)地單元格中，要求的參數(shù)結(jié)果就可以馬上顯示出來，以達(dá)到事半功倍的效果。同時其生動、形象的教學(xué)模式也是在測量教學(xué)中值得相關(guān)的教學(xué)人員借鑒的。
參考文獻(xiàn)
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量子科學(xué)應(yīng)用范文第2篇
【關(guān)鍵詞】電子測量技術(shù)；Proteus仿真
1 電子測量教學(xué)中存在的問題
《電子測量技術(shù)》是高等職業(yè)院校電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)課，其目的在于使學(xué)生理解常用電子測量儀器結(jié)構(gòu)、原理，會正確選擇和使用電子測量儀器進(jìn)行測量，培養(yǎng)學(xué)生成為具有電子信息技術(shù)基本技能和綜合職業(yè)能力的，在電子信息領(lǐng)域適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理及服務(wù)第一線工作的高級技術(shù)應(yīng)用型人才。該課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法多采用老師首先講授理論，然后再實驗室驗證性實驗的方法，隨著現(xiàn)有高職生源水平的下降，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不能取得良好的教學(xué)效果，這就要求教師要根據(jù)實際情況，利用先進(jìn)的教學(xué)手段和技術(shù)條件進(jìn)行教學(xué)方法和形式上的改革。
多媒體技術(shù)是現(xiàn)代教育的一種有效的教學(xué)手段，教師可以將晦澀難懂的理論知識利用圖片，動畫等多種形式演示出來，既能引起學(xué)生興趣也能使學(xué)生更容易理解知識。但是單純的圖片或者動畫演示對于《電子測量技術(shù)》這門課程顯然的不夠的，它涉及到很多具體電路和儀器的工作原理，這些儀器的構(gòu)成原理和使用方法較難理解。
2 Proteus仿真在電子測量教學(xué)中的應(yīng)用
計算機(jī)仿真技術(shù)已成為現(xiàn)代工程中的一種有效手段，所以我們在教學(xué)過程中使用了電路仿真軟件Proteus。Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的一款EDA工具，它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及器件。
我們以信號發(fā)生器為例，將計算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)中來，采用項目教學(xué)法，讓學(xué)生利用之前所學(xué)的電路知識設(shè)計信號發(fā)生器。
信號發(fā)生器總方案如下：
信號發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波―方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊取１菊n題采用先產(chǎn)生正弦波波―方波，再將方波變換成三角波的電路設(shè)計方法。由RC橋式正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波，經(jīng)過遲滯比較器產(chǎn)生方波，再由積分電路產(chǎn)生三角波。
學(xué)生通過設(shè)計信號發(fā)生器的電路了解了信號的發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理，也對振蕩器，延遲比較器和積分電路原理和應(yīng)用有了更深的掌握。而且通過計算機(jī)仿真軟件來設(shè)計和搭建電路也節(jié)約的時間和硬件等資源，同時也避免了搭建實際電路時，由于焊接水平影響而出現(xiàn)的一些問題和故障。
3 總結(jié)
將Proteus仿真技術(shù)應(yīng)用于《電子測量技術(shù)》這門課中，不僅使教學(xué)方式和考核方式多樣化，也激發(fā)了學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣和主動性，提高了教學(xué)效果和實踐能力，也有助與學(xué)生在國家電子類各項競賽中取得優(yōu)異成績，對畢業(yè)設(shè)計，創(chuàng)新項目和課外活動也起到了一定作用。
【參考文獻(xiàn)】
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量子科學(xué)應(yīng)用范文第3篇
8月16日凌晨，我國第一顆量子通信衛(wèi)星“墨子號”在甘肅酒泉衛(wèi)星中心發(fā)射成功，它由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中科院上海技術(shù)物理研究所共同研制，這是世界上首顆能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星和地面之間量子通信的衛(wèi)星。
量子通信優(yōu)勢無法抗拒
在科技信息化高速發(fā)展的今天，出門可以不用帶錢，不用帶卡，不用帶相機(jī)，帶上手機(jī)就能直接微信支付寶支付，就能拍照留念。但承載你幾乎全部信息的手機(jī)一旦將你的秘密暴露出去，后果不堪設(shè)想。如此一來，越來越多的人意識到信息安全的重要性。
但傳統(tǒng)通信受傳播網(wǎng)的限制，不僅傳輸用時長，而且容易被截獲。即使想要繼續(xù)往后發(fā)展，速度可能會變快，但還是要通過電話線、無線電、光纖等通信設(shè)備，這樣信息被截獲、竊聽的風(fēng)險依舊很高。
量子通信的安全主要由于量子具有量子糾纏和量子密鑰兩個特性。同時量子又是光的最小粒子，單個光量子在傳輸信息的時候能夠做到不可分割和不可被精確復(fù)制，從而能保證信息的不可竊聽和破解，所以哪怕黑客手段再強(qiáng)，也束手無策。
傳統(tǒng)通信在強(qiáng)大的量子通信面前，就像是“裸奔”。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉此前在接受某媒體采訪時表示，同時該量子科學(xué)實驗衛(wèi)星將配合多個地面站實施，星-地量子糾纏分發(fā)、地-星量子隱形傳態(tài)、同時也要進(jìn)行星-地量子密鑰分發(fā)等實驗。在實現(xiàn)一系列量子通信科學(xué)實驗?zāi)繕?biāo)的同時，嘗試與地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)連接，為未來覆蓋全球的天地一體化量子通信網(wǎng)絡(luò)建立技術(shù)基礎(chǔ)。
此次我國開世界之先河發(fā)射量子通信衛(wèi)星，而不是采用傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡(luò)，主要因為基于衛(wèi)星等航天器的空間量子通信，有無法抗拒的優(yōu)勢。
首先是在同樣距離下，光子在光纖中損耗很大。而光子在自由空間的損耗主要來自光斑的發(fā)散，大氣對光子的吸收和散射比光纖小的多。其次受到地面條件的限制，很多地方無法鋪設(shè)量子通信的專用光纖。因此想建設(shè)覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)，必須要有多顆量子通信衛(wèi)星。最后這種全新的通信方式可以攜帶海量信息，這是普通衛(wèi)星傳輸和光纖傳輸無法做到的，甚至在未來時空的5G也望塵莫及。
短期應(yīng)用在特殊通信領(lǐng)域 走近大眾尚需時日
量子通信時延低、安全性強(qiáng)、高保密，還可以攜帶海量信息，具有不可抗拒的優(yōu)勢。當(dāng)量子通信網(wǎng)絡(luò)大范圍的建設(shè)成功，每個人的家里、手機(jī)上都會有一個量子加密芯片，當(dāng)我們進(jìn)行銀行轉(zhuǎn)賬、使用電子賬戶等的涉密操作時，完全不用擔(dān)心被盜的風(fēng)險。
說到這，每個人都心潮澎湃想要嘗嘗量子通信的美味，但量子通信什么時候能用到公共通信網(wǎng)?
“量子通信的量子密鑰特性具有高度的保密性，主要會應(yīng)用在政府、軍事等特殊通信領(lǐng)域。”中國聯(lián)通研究院首席專家唐雄燕在接受《通信產(chǎn)業(yè)報》(網(wǎng))記者采訪時表示，量子通信與傳統(tǒng)的光纖通信在傳輸技術(shù)方面存在很大差異，而且引入量子通信需要多少經(jīng)費(fèi)來支持也并不明確。目前量子通信主要應(yīng)用于保密通信領(lǐng)域。對保密性要求較高的特殊行業(yè)比較適用，暫時不會被廣泛應(yīng)用在傳統(tǒng)通信領(lǐng)域。
此前接受《通信產(chǎn)業(yè)報》(網(wǎng))記者采訪的幾位北京郵電大學(xué)教授也表示，目前對量子通信技術(shù)并未做太多研究，預(yù)計對傳統(tǒng)通信業(yè)暫時不會有大的影響，真正走進(jìn)公網(wǎng)可能還尚需時日。
正如潘建偉院士此前在接受媒體采訪時表示，量子通信一開始可能會應(yīng)用于國防、金融、政務(wù)、科學(xué)研究等，之后隨著量子通信網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模鋪建，成本會降低，屆時會在大眾中廣泛應(yīng)用。他還給出了一個量子通信技術(shù)普及的“時間表”：5年左右很多機(jī)要部門開始使用，10年左右金融業(yè)、銀行等大機(jī)構(gòu)開始使用，15年的時間或許將走進(jìn)千家萬戶。
根據(jù)潘建偉院士的時間表，“墨子號”成功發(fā)射后，我國還將繼續(xù)發(fā)射“墨子二號”、“墨子三號”，形成量子星群。力爭在2030年前后率先建成全球化的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。
此次國際競跑 中國領(lǐng)頭
正由于量子通信不可抗拒的魅力，不僅中國加快研發(fā)的腳步，國外許多發(fā)達(dá)國家也摩拳擦掌，準(zhǔn)備在“量子革命”中搶占一席之地。
今年，歐美紛紛提出“第二次量子革命”計劃，加大基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的投入。
今年3月，歐盟委員會《量子宣言(草案)》，計劃在2年投資10億歐元進(jìn)行量子技術(shù)研發(fā)。規(guī)劃5年內(nèi)突破量子中繼器核心技術(shù)，實現(xiàn)點對點安全量子通信;10年內(nèi)融合量子通信與傳統(tǒng)通信，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)、量子信用卡等應(yīng)用，實現(xiàn)歐洲互聯(lián)網(wǎng)安全。
美國國家科學(xué)技術(shù)委員會(NSTC)在7月份，了《推進(jìn)量子信息科學(xué)：國家的挑戰(zhàn)與機(jī)遇》的報告。報告中，美國國家科學(xué)技術(shù)委員會表示特別重視量子通信技術(shù)的研發(fā)，并且對量子通信的未來非常看好。
加拿大在量子通信領(lǐng)域投入很大心力。據(jù)《Nature》新聞雜志報道，加拿大的科研團(tuán)隊正提出在地面生成糾纏光子對，然后將其中部分發(fā)射至重量不到30公斤的微型衛(wèi)星上。
此次世界上首顆量子衛(wèi)星“墨子號”成功在中國發(fā)射，毫無疑問確立了我國量子通信研究的“領(lǐng)頭軍”地位。但距量子通信徹底走進(jìn)生活中，至少還有10-20年的時間。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，要想發(fā)展量子通信，國家應(yīng)設(shè)立國家量子科研重大專項、組建量子信息國家實驗室，以保持我國的量子科研優(yōu)勢地位。同時量子通信的研發(fā)也要和運(yùn)營商、廣電系統(tǒng)等形成聯(lián)盟，合作伙伴中也要有用戶、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維方、云服務(wù)器提供商、設(shè)備供應(yīng)商等。只有這樣，才能推動量子通信加速形成產(chǎn)業(yè)化，在國際競跑中保持常勝地位。
量子科學(xué)應(yīng)用范文第4篇
本書分成三大部分共15章：第一部分 引言，包括第1-4章：1.量子生物學(xué)：引言；2.用開放量子系統(tǒng)來探討生物系統(tǒng)；3.廣義Frster共振能的轉(zhuǎn)換；4.多維電子光譜的原理。第二部分 在微生物光合成能量轉(zhuǎn)換中的量子效應(yīng)，包括第5-7章：5.顏料―蛋白質(zhì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、函數(shù)和量子動力學(xué)；6.量子相干性的直接觀測；7.在環(huán)境輔助下的量子輸運(yùn)。第三部分 高級生物體中的量子效應(yīng)及其應(yīng)用，包括第8-15章：8.光合作用中激發(fā)能的轉(zhuǎn)換及能量守恒；9.蛋白質(zhì)中的電子傳輸：根據(jù)量子力學(xué)的隧道效應(yīng)，生物體內(nèi)的電子能直接穿過蛋白質(zhì)的骨架，這種電子隧道是生物體內(nèi)能量傳遞的主要途徑；10.用于鳥類導(dǎo)航的化學(xué)指南針；11.視網(wǎng)膜的量子生物學(xué)；12.嗅覺的量子振動效應(yīng)；13.從某個視角來看生物體系中可能出現(xiàn)的糾纏；14.仿生量子材料的設(shè)計和應(yīng)用；15.碳納米管中的相干激發(fā)。本書目錄的后面有各章作者的簡介。書的末尾有參考書目和主題索引。
本書第一編著Masoud Mohseni是谷歌公司資深的研究科學(xué)家，他開發(fā)了以量子動力學(xué)為理論基礎(chǔ)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。他在研究量子輸運(yùn)、量子測量以及開放量子體系在生物學(xué)中的應(yīng)用方面做出了突出貢獻(xiàn)。
本書是一本適合物理系、生物系和化學(xué)系高年級大學(xué)生以及研究生用來了解量子力學(xué)在生物學(xué)中應(yīng)用的理想的參考書，也是對量子生物學(xué)感興趣的青年科學(xué)家和博士后的有益參考書。
量子科學(xué)應(yīng)用范文第5篇
[關(guān)鍵詞] 網(wǎng)絡(luò)支付 信息安全 量子計算 量子密碼
目前電子商務(wù)日益普及,電子貨幣、電子支票、信用卡等綜合網(wǎng)絡(luò)支付手段已經(jīng)得到普遍使用。在網(wǎng)絡(luò)支付中,隱私信息需要防止被竊取或盜用。同時,訂貨和付款等信息被競爭對手獲悉或篡改還可能喪失商機(jī)等。因此在網(wǎng)絡(luò)支付中信息均有加密要求。
一、量子計算
隨著計算機(jī)的飛速發(fā)展，破譯數(shù)學(xué)密碼的難度也在降低。若能對任意極大整數(shù)快速做質(zhì)數(shù)分解，就可破解目前普遍采用的RSA密碼系統(tǒng)。但是以傳統(tǒng)已知最快的方法對整數(shù)做質(zhì)數(shù)分解，其復(fù)雜度是此整數(shù)位數(shù)的指數(shù)函數(shù)。正是如此巨額的計算復(fù)雜度保障了密碼系統(tǒng)的安全。
不過隨著量子計算機(jī)的出現(xiàn),計算達(dá)到超高速水平。其潛在計算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的電子計算機(jī)，如一臺具有5000個左右量子位(qubit)的量子計算機(jī)可以在30秒內(nèi)解決傳統(tǒng)超級計算機(jī)需要100億年才能解決的問題。量子位可代表了一個0或1,也可代表二者的結(jié)合,或是0和1之間的一種狀態(tài)。根據(jù)量子力學(xué)的基本原理,一個量子可同時有兩種狀態(tài),即一個量子可同時表示0和1。因此采用L個量子可一次同時對2L個數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,從而一步完成海量計算。
這種對計算問題的描述方法大大降低了計算復(fù)雜性，因此建立在這種能力上的量子計算機(jī)的運(yùn)算能力是傳統(tǒng)計算機(jī)所無法相比的。例如一臺只有幾千量子比特的相對較小量子計算機(jī)就能破譯現(xiàn)存用來保證網(wǎng)上銀行和信用卡交易信息安全的所有公用密鑰密碼系統(tǒng)。因此，量子計算機(jī)會對現(xiàn)在的密碼系統(tǒng)造成極大威脅。不過，量子力學(xué)同時也提供了一個檢測信息交換是否安全的辦法，即量子密碼技術(shù)。
二、量子密碼技術(shù)的原理
從數(shù)學(xué)上講只要掌握了恰當(dāng)?shù)姆椒ㄈ魏蚊艽a都可破譯。此外，由于密碼在被竊聽、破解時不會留下任何痕跡，用戶無法察覺，就會繼續(xù)使用同地址、密碼來存儲傳輸重要信息，從而造成更大損失。然而量子理論將會完全改變這一切。
自上世紀(jì)90年代以來科學(xué)家開始了量子密碼的研究。因為采用量子密碼技術(shù)加密的數(shù)據(jù)不可破譯，一旦有人非法獲取這些信息,使用者就會立即知道并采取措施。無論多么聰明的竊聽者在破譯密碼時都會留下痕跡。更驚嘆的是量子密碼甚至能在被竊聽的同時自動改變。毫無疑問這是一種真正安全、不可竊聽破譯的密碼。
以往密碼學(xué)的理論基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)，而量子密碼學(xué)的理論基礎(chǔ)是量子力學(xué)，利用物理學(xué)原理來保護(hù)信息。其原理是“海森堡測不準(zhǔn)原理”中所包含的一個特性，即當(dāng)有人對量子系統(tǒng)進(jìn)行偷窺時，同時也會破壞這個系統(tǒng)。在量子物理學(xué)中有一個“海森堡測不準(zhǔn)原理”,如果人們開始準(zhǔn)確了解到基本粒子動量的變化，那么也就開始喪失對該粒子位置變化的認(rèn)識。所以如果使用光去觀察基本粒子,照亮粒子的光(即便僅一個光子)的行為都會使之改變路線,從而無法發(fā)現(xiàn)該粒子的實際位置。從這個原理也可知，對光子來講只有對光子實施干擾才能“看見”光子。因此對輸運(yùn)光子線路的竊聽會破壞原通訊線路之間的相互關(guān)系,通訊會被中斷,這實際上就是一種不同于傳統(tǒng)需要加密解密的加密技術(shù)。在傳統(tǒng)加密交換中兩個通訊對象必須事先擁有共同信息――密鑰，包含需要加密、解密的算法數(shù)據(jù)信息。而先于信息傳輸?shù)拿荑€交換正是傳統(tǒng)加密協(xié)議的弱點。另外,還有“單量子不可復(fù)制定理”。它是上述原理的推論,指在不知道量子狀態(tài)的情況下復(fù)制單個量子是不可能的,因為要復(fù)制單個量子就必須先做測量,而測量必然會改變量子狀態(tài)。根據(jù)這兩個原理,即使量子密碼不幸被電腦黑客獲取,也會因測量過程中對量子狀態(tài)的改變使得黑客只能得到一些毫無意義的數(shù)據(jù)。
量子密碼就是利用量子狀態(tài)作為信息加密、解密的密鑰，其原理就是被愛因斯坦稱為“神秘遠(yuǎn)距離活動”的量子糾纏。它是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，指不論兩個粒子間距離有多遠(yuǎn)，一個粒子的變化都會影響另一個粒子。因此當(dāng)使用一個特殊晶體將一個光子割裂成一對糾纏的光子后，即使相距遙遠(yuǎn)它們也是相互聯(lián)結(jié)的。只要測量出其中一個被糾纏光子的屬性，就容易推斷出其他光子的屬性。而且由這些光子產(chǎn)生的密碼只有通過特定發(fā)送器、吸收器才能閱讀。同時由于這些光子間的“神秘遠(yuǎn)距離活動”獨一無二，只要有人要非法破譯這些密碼，就會不可避免地擾亂光子的性質(zhì)。而且異動的光子會像警鈴一樣顯示出入侵者的蹤跡，再高明的黑客對這種加密技術(shù)也將一籌莫展。
三、量子密碼技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)支付中的發(fā)展與應(yīng)用
由于量子密碼技術(shù)具有極好的市場前景和科學(xué)價值，故成為近年來國際學(xué)術(shù)界的一個前沿研究熱點，歐洲、北美和日本都進(jìn)行了大量的研究。在一些前沿領(lǐng)域量子密碼技術(shù)非常被看好，許多針對性的應(yīng)用實驗正在進(jìn)行。例如美國的BBN多種技術(shù)公司正在試驗將量子密碼引進(jìn)因特網(wǎng)，并抓緊研究名為“開關(guān)”的設(shè)施，使用戶可在因特網(wǎng)的大量加密量子流中接收屬于自己的密碼信息。應(yīng)用在電子商務(wù)中，這種設(shè)施就可以確保在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)支付時用戶密碼等各重要信息的安全。
2007年3月國際上首個量子密碼通信網(wǎng)絡(luò)由我國科學(xué)家郭光燦在北京測試運(yùn)行成功。這是迄今為止國際公開報道的惟一無中轉(zhuǎn)、可同時任意互通的量子密碼通信網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)志著量子保密通信技術(shù)從點對點方式向網(wǎng)絡(luò)化邁出了關(guān)鍵一步。2007年4月日本的研究小組利用商業(yè)光纖線路成功完成了量子密碼傳輸?shù)尿炞C實驗，據(jù)悉此研究小組還計劃在2010年將這種量子密碼傳輸技術(shù)投入使用，為金融機(jī)構(gòu)和政府機(jī)關(guān)提供服務(wù)。
隨著量子密碼技術(shù)的發(fā)展，在不久的將來它將在網(wǎng)絡(luò)支付的信息保護(hù)方面得到廣泛應(yīng)用，例如獲取安全密鑰、對數(shù)據(jù)加密、信息隱藏、信息身份認(rèn)證等。相信未來量子密碼技術(shù)將在確保電子支付安全中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]王阿川宋辭等:一種更加安全的密碼技術(shù)――量子密碼[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2007,17(1):107～110
