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量子科學(xué)應(yīng)用范文1

關(guān)鍵詞 教學(xué)做一體化 理實(shí)一體化教學(xué) 電子測(cè)量 應(yīng)用探索

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

“教學(xué)做一體化”的思想，對(duì)指導(dǎo)職業(yè)學(xué)校的電子專業(yè)課教學(xué)有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。理實(shí)一體化教學(xué)是打破理論課、實(shí)驗(yàn)課和實(shí)訓(xùn)課的界限，理論和實(shí)踐同時(shí)進(jìn)行，突出學(xué)生動(dòng)手能力和專業(yè)技能培養(yǎng)，充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一種教學(xué)方法。

電子測(cè)量是一門知識(shí)面很廣，理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，電子測(cè)量技術(shù)又是一門綜合性技術(shù)。我們?cè)陔娮訙y(cè)量課程教學(xué)中進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)的研究表明，開展理實(shí)一體化教學(xué)有利于學(xué)生操作技能的提高，有利于加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握與理解。

1理實(shí)一體化教學(xué)是“教學(xué)做一體化”的實(shí)踐

它基本主張是：事怎樣做便怎樣學(xué)，怎樣學(xué)便怎樣教，在做上教、在做上學(xué)，做既是學(xué)的中心，也是教的中心。“理實(shí)一體化”教學(xué)模式要改變以往的教學(xué)模式，在課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置上做到理論知識(shí)的講授以“必需、夠用”為原則，強(qiáng)調(diào)“實(shí)用、適度”，技能操作則強(qiáng)調(diào)與實(shí)際接軌，同時(shí)注重學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2“教學(xué)做一體化”在電子測(cè)量課程中的應(yīng)用探索

2.1“教學(xué)做一體化”需要優(yōu)化課程標(biāo)準(zhǔn)

隨著技術(shù)進(jìn)步，社會(huì)需求的改變，電子測(cè)量的課程體系和內(nèi)容已跟不上社會(huì)、企業(yè)對(duì)本專業(yè)人才提出的培養(yǎng)目標(biāo)，與理實(shí)一體化教學(xué)的要求不相適應(yīng)。同時(shí)，現(xiàn)有的電子測(cè)量課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)理論知識(shí)的要求較多，而實(shí)踐操作的要求相對(duì)較少。因此，課程標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整是十分必要的。如第一部分電子測(cè)量的基本知識(shí)，設(shè)置一些關(guān)于實(shí)際測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)的處理，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的應(yīng)用能力。第二部分常用的電子測(cè)量?jī)x器及其測(cè)量技術(shù)，主要將掌握信號(hào)發(fā)生器、電子示波器、電壓表儀器的工作原理改為理解儀器的工作原理。第三部分其他電子測(cè)量?jī)x器及其測(cè)量技術(shù)，只要求學(xué)生掌握電子計(jì)數(shù)器、掃頻儀、晶體管特性圖示儀等相關(guān)儀器的操作方法就可以了。

2.2“教學(xué)做一體化”應(yīng)具備合適教材

實(shí)施“教學(xué)做一體化”需要根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，編寫適合本校的校本教本。在編寫過程要注意以下問題：

（1）要依據(jù)上級(jí)教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家技能鑒定的標(biāo)準(zhǔn)，按科學(xué)合理性和實(shí)用夠用的原則編寫一體化教材；

（2）深入企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解企業(yè)崗位要求，以企業(yè)用人標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，在專業(yè)知識(shí)的安排上，堅(jiān)持夠用、實(shí)用的原則，去除復(fù)雜的理論知識(shí)，同時(shí)，提高技能訓(xùn)練學(xué)時(shí)的比例；

（3）對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)場(chǎng)所的情況進(jìn)行調(diào)查，掌握現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)實(shí)施的可使用情況，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)踐要求編制適合學(xué)校設(shè)備的技能操作指導(dǎo)手冊(cè)；

（4）關(guān)注行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，多介紹新技術(shù)、新知識(shí)、新工藝、新方法，使教材與行業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系。

2.3“教學(xué)做一體化”需要理實(shí)一體化的教學(xué)場(chǎng)所

教學(xué)場(chǎng)所是保證教學(xué)實(shí)施的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的教學(xué)是理論和實(shí)踐分別在不同的教室進(jìn)行的。以往的電子測(cè)量課程教學(xué)安排，理論課程大多在多媒體教室進(jìn)行，介紹儀器的基本原理與操作方法，而到實(shí)習(xí)室進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)操步驟已經(jīng)忘記了，老師又要重新講，十分浪費(fèi)時(shí)間，影響教學(xué)效果。這種理論與實(shí)踐分割的教學(xué)場(chǎng)地安排，是與實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)的，因此要改變理論課與實(shí)踐課地點(diǎn)分離的教學(xué)模式，創(chuàng)造一體化的教學(xué)場(chǎng)地。

2.4“教學(xué)做一體化”需要“雙師型”教師

長(zhǎng)期的理論和實(shí)踐分開教學(xué)，導(dǎo)致部分專業(yè)課教師只在專業(yè)理論知識(shí)的教學(xué)方面下功夫，而忽略了實(shí)踐操作方面的能力的提高 ；另外，專職實(shí)訓(xùn)教師在理論教學(xué)的方面能力比較欠缺，而操作方面的比較突出。要進(jìn)行一體化教學(xué)，對(duì)專業(yè)教師提出了更高的要求，這不僅要求教師具有較扎實(shí)的專業(yè)理論功底，也要具有較熟練的實(shí)踐技能。所以專業(yè)課教師要通過各種培訓(xùn)、下廠實(shí)習(xí)等學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，逐漸成長(zhǎng)為能勝任理論教學(xué)又能指導(dǎo)實(shí)習(xí)操作的“雙師型”教師。

2.5“教學(xué)做一體化”需完善課程評(píng)價(jià)體系

以往電子測(cè)量課程的考核偏向于理論考試，而對(duì)實(shí)踐操作的考核是忽略的，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)很不全面。因此，需要對(duì)課程評(píng)價(jià)體系進(jìn)行改革，可以從過程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)兩個(gè)方面著手，逐漸完善考核方法。對(duì)于理論知識(shí)的考核可以采用結(jié)果評(píng)價(jià)，可以采取理論考試的方法，根據(jù)學(xué)生的考試成績(jī)，給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。而操作技能需要從過程考核入手，根據(jù)學(xué)生對(duì)操作技能掌握的情況給出不同成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。這樣使學(xué)生對(duì)職業(yè)技能的掌握就有較高的積極性和主動(dòng)性，教學(xué)效果顯著。

3結(jié)語

運(yùn)用“教學(xué)做一體化”的思想探索理實(shí)一體化教學(xué)的過程中，要緊緊把握課程改革的動(dòng)態(tài)，創(chuàng)新地應(yīng)用新教學(xué)方法；要不斷地進(jìn)行反思，并在實(shí)際教學(xué)過程中加以改進(jìn)和提高。只有這樣才能更好地將理實(shí)一體化教學(xué)應(yīng)用到實(shí)踐教學(xué)中提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 李明生.電子測(cè)量?jī)x器[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 周洪宇.陶行知教育名篇精選[M].福建：福建教育出版社，2013.9.

量子科學(xué)應(yīng)用范文2

筆者在教學(xué)《電子商務(wù)基礎(chǔ)》“網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷新理念”這一章節(jié)時(shí)，創(chuàng)造性地引入了企業(yè)的微博活動(dòng)進(jìn)入課堂，讓學(xué)生利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工具，通過模擬參與微博營(yíng)銷，在學(xué)習(xí)中體會(huì)企業(yè)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷時(shí)新理念，掌握一定的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷技巧。這樣與時(shí)下最流行的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用結(jié)合起來，增強(qiáng)了電子商務(wù)教學(xué)的趣味性，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在活動(dòng)中掌握網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷新理念的知識(shí)和技能。

本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是希望學(xué)生通過學(xué)習(xí)，了解網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷相對(duì)于傳統(tǒng)營(yíng)銷的新理念，對(duì)“網(wǎng)絡(luò)軟營(yíng)銷”的應(yīng)用技巧有一定直觀的認(rèn)識(shí)，具體做法如下：

一、傳統(tǒng)營(yíng)銷理念案例分析

在引入新課的時(shí)候，我先提出問題：“何為新理念，新在何處？”讓學(xué)生帶著思考進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

要知道什么“新”，先要知道什么是“舊”，我先通過常見的電視廣告——腦白金、戶外平面廣告——電線桿上的小廣告、人員推銷——街頭攔截等等傳統(tǒng)營(yíng)銷手段的案例展示，讓學(xué)生思考：傳統(tǒng)營(yíng)銷有沒有效果——當(dāng)然是有效果的；傳統(tǒng)營(yíng)銷有何特點(diǎn)——學(xué)生會(huì)有直觀的感受，例如重復(fù)，強(qiáng)制，直接，甚至有些粗暴，無聊。以此，為接下來引出網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷新理念做好鋪墊。

二、微博活動(dòng)過程

接下來就是通過微博活動(dòng)，讓學(xué)生全員參與，對(duì)網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)如下：

1、活動(dòng)介紹：

什么是微博活動(dòng)？

微博活動(dòng)是網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷手段的一種，在微博迅速走紅的今天，越來越多的企業(yè)開始嘗試?yán)梦⒉┻M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷活動(dòng)。微博所具有的快捷性、交互性和廣泛性，為企業(yè)拉近與用戶距離，增強(qiáng)用戶忠誠(chéng)度，獲取用戶需求提供了一個(gè)非常好的平臺(tái)。

企業(yè)通常采用的形式是，在新浪或騰訊微博平臺(tái)上注冊(cè)自己的官方微博，利用企業(yè)官方微博組織一場(chǎng)消費(fèi)者與企業(yè)之間的互動(dòng)活動(dòng)，在這個(gè)過程中通過一定獎(jiǎng)品的利益驅(qū)使，激勵(lì)用戶為其轉(zhuǎn)發(fā)傳播企業(yè)信息。并在此過程中強(qiáng)化消費(fèi)者對(duì)于企業(yè)品牌的認(rèn)知度和忠誠(chéng)度。

教學(xué)活動(dòng)目的：

本節(jié)課，是想通過一個(gè)模擬的、縮小的微博活動(dòng)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)微博活動(dòng)的做法，認(rèn)識(shí)到微博營(yíng)銷的特點(diǎn)、成效，以及從中體現(xiàn)出的網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷新理念。由于該班學(xué)生為物流專業(yè)，所以在模擬活動(dòng)的時(shí)候，以著名物流企業(yè)“順豐速運(yùn)”為例。

活動(dòng)內(nèi)容：

假設(shè)物流企業(yè)“順豐速運(yùn)”擬在新浪微博上開展?fàn)I銷活動(dòng)。本物流公司認(rèn)為物流工作不僅僅是為廣大消費(fèi)者傳遞物品，其實(shí)也在傳遞寄收雙方的愛意。冬天已至，也希望能鼓動(dòng)微博網(wǎng)友為其下一階段的廣告宣傳口號(hào)出謀劃策。

活動(dòng)微博內(nèi)容為：

“#微博速遞#寒冬已至，XX速運(yùn)為您傳遞暖暖的愛意，轉(zhuǎn)發(fā)此條微博，并@你特別關(guān)注的三位好友，就有機(jī)會(huì)獲得獎(jiǎng)勵(lì)。另外，在評(píng)論中留言，為我們策劃一個(gè)“宣傳口號(hào)”，一經(jīng)采用，將有更加豐厚的獎(jiǎng)勵(lì)。”

活動(dòng)規(guī)則：

（1）使用各自的新浪微博賬號(hào)，在新浪微博上搜索并關(guān)注“教師活動(dòng)微博”。

（2）轉(zhuǎn)發(fā)活動(dòng)微博，并@你的三位好友，前5位轉(zhuǎn)發(fā)者可獲得平時(shí)成績(jī)+3分。

每個(gè)賬號(hào)可進(jìn)行多次轉(zhuǎn)發(fā)，總轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)第50次的轉(zhuǎn)發(fā)者，可獲得平時(shí)成績(jī)+4分。第100次轉(zhuǎn)發(fā)者，可獲得平時(shí)成績(jī)+6分。

（3）為本次主題活動(dòng)策劃“宣傳口號(hào)”。這個(gè)可以是每個(gè)同學(xué)獨(dú)立思考，也可以小組內(nèi)共同討論協(xié)作制定，以小組內(nèi)某同學(xué)的賬號(hào)在活動(dòng)主帖下以評(píng)論形式留言。

評(píng)選出最佳宣傳口號(hào)，該留言同學(xué)可獲得平時(shí)成績(jī)+10分，同時(shí)，該同學(xué)同組同學(xué)每人+2分。

（4）活動(dòng)時(shí)間限定為5分鐘。

在課前我已經(jīng)做好了布置，讓他們每個(gè)人都注冊(cè)一個(gè)微博，并且關(guān)注了我的“教師活動(dòng)微博”，熟悉微博的轉(zhuǎn)發(fā)評(píng)論功能。這個(gè)微博活動(dòng)當(dāng)中，有一項(xiàng)策劃廣告詞的內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，也是一種營(yíng)銷能力的鍛煉。

在活動(dòng)過程中，我利用機(jī)房教室的投影屏直播活動(dòng)進(jìn)行過程，根據(jù)活動(dòng)進(jìn)行情況作出適當(dāng)?shù)募?lì)和控制。在5分鐘的過程中，學(xué)生的表現(xiàn)甚至超出我的預(yù)期，轉(zhuǎn)發(fā)量超過150次，評(píng)論——即廣告詞30余條，其中有不少很優(yōu)秀的廣告詞，

2、活動(dòng)分析：

活動(dòng)完成，趁熱打鐵，對(duì)微博營(yíng)銷的活動(dòng)進(jìn)行分析。

（1）成果分析

（2）成本分析

（3）效率分析

三、新舊營(yíng)銷理念對(duì)比思考

活動(dòng)做完，成效也進(jìn)行了深入地分析。我又提出了一個(gè)新的問題。

“這是一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷案例，與傳統(tǒng)營(yíng)銷相比，它的理念新在何處？好在哪里？”

這是一個(gè)比較寬泛、比較大的問題，學(xué)生在思考時(shí)可能較難找到出發(fā)點(diǎn)、落腳點(diǎn)，因此我把它分解為6個(gè)小問題。

從以下角度思考，在這個(gè)營(yíng)銷活動(dòng)中：

1、主要參與者是企業(yè)還是消費(fèi)者？

2、信息的傳播者是企業(yè)還是消費(fèi)者？

3、獲益的是哪一方？企業(yè)還是消費(fèi)者？

4、消費(fèi)者轉(zhuǎn)發(fā)評(píng)論的行為是主動(dòng)自愿進(jìn)行的還是被脅迫進(jìn)行的？

5、企業(yè)與消費(fèi)者之間的溝通有沒有經(jīng)過中間商或者是廣告商？

6、企業(yè)與消費(fèi)者之間的信息傳遞是單向的還是雙向的互動(dòng)？

由小組討論來回答。

四、由問題探討引出網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的三種新理念

這六個(gè)分解問題的設(shè)計(jì)是與網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的三種新理念相互呼應(yīng)的。

網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的三種新理念分別為：

1、 整合營(yíng)銷

2、 網(wǎng)絡(luò)“軟營(yíng)銷”

3、 網(wǎng)絡(luò)直復(fù)營(yíng)銷

五、課堂總結(jié)

最后與學(xué)生一起回顧本節(jié)課的重點(diǎn)——通過微博活動(dòng)引出的三種網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷新理念。然后再引導(dǎo)學(xué)生思考，網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的手段僅僅只有微博營(yíng)銷一種嗎？

當(dāng)然不是，網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的手段有很多，例如搜索引擎營(yíng)銷、病毒式營(yíng)銷、SNS營(yíng)銷等等。所以布置的作業(yè)即是每個(gè)小組分配一項(xiàng)任務(wù)，尋找某種網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷手段的案例，下次課向全班同學(xué)分享展示。這樣在作業(yè)中，讓學(xué)生去鍛煉，去了解，加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)也做好準(zhǔn)備鋪墊。

六、教學(xué)反思

電子商務(wù)是一個(gè)對(duì)時(shí)效性與實(shí)踐性要求很高的專業(yè)。作為一個(gè)年輕的學(xué)科，電子商務(wù)的理念以及應(yīng)用模式一直在不斷地發(fā)展和進(jìn)化。因此，電子商務(wù)的教學(xué)絕不應(yīng)該僅限于故紙堆當(dāng)中的理論，或者是已漸漸過時(shí)、被淘汰的工具應(yīng)用，而是要做到：一，與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)當(dāng)下，面向未來；二，重視實(shí)踐，學(xué)校的教學(xué)要與企業(yè)的實(shí)際結(jié)合，培養(yǎng)企業(yè)需要的電子商務(wù)人才；三，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，企業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新，經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新，電子商務(wù)的進(jìn)步需要?jiǎng)?chuàng)新。

電子商務(wù)行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)每天都在誕生新鮮有趣的創(chuàng)意和應(yīng)用，年輕學(xué)生更喜歡接受新鮮事物，電子商務(wù)的課堂可以用時(shí)下最流行的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用點(diǎn)亮。

在教學(xué)中，教師自己應(yīng)當(dāng)不斷學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)步，這樣才能提升教學(xué)水平，增加課堂的吸引力，才能培養(yǎng)出與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)時(shí)展需要的電子商務(wù)人才。

量子科學(xué)應(yīng)用范文3

在認(rèn)識(shí)量子反常霍爾效應(yīng)之前，讓我們先來了解一下量子霍爾效應(yīng)。

量子霍爾效應(yīng)，于1980年被德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，是整個(gè)凝聚態(tài)物理領(lǐng)域中重要、最基本的量子效應(yīng)之一。它的應(yīng)用前景非常廣泛，比如，我們使用計(jì)算機(jī)的時(shí)候，會(huì)遇到計(jì)算機(jī)發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等問題。這是因?yàn)槌B(tài)下芯片中的電子運(yùn)動(dòng)沒有特定的軌道、相互碰撞從而發(fā)生能量損耗。實(shí)際上，量子霍爾效應(yīng)就是粒子在低溫條件下所發(fā)生的一種奇特現(xiàn)象。普通狀態(tài)的電子是雜亂無章的，它們無序運(yùn)動(dòng)，不斷發(fā)生碰撞。而處于量子霍爾態(tài)的電子則好像置身在一條“高速公路”上，中間有隔離帶，將兩個(gè)方向的“車流”隔開。

也就是說，量子霍爾效應(yīng)能解決電子碰撞發(fā)熱的問題，因而在未來的量子計(jì)算、量子信息存儲(chǔ)方面具有巨大的應(yīng)用潛力，據(jù)此設(shè)計(jì)新一代大規(guī)模集成電路和元器件，將會(huì)具有極低的能耗。

量子霍爾效應(yīng)可以對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)制定一個(gè)規(guī)則，讓它們?cè)诟髯缘呐艿郎稀耙煌鶡o前”地前進(jìn)。這就好比一輛高級(jí)跑車，常態(tài)下是在擁擠的市區(qū)街道前進(jìn)，而在量子霍爾效應(yīng)下，則可以在“各行其道、互不干擾”的高速路上前進(jìn)。

然而，量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生需要非常強(qiáng)的磁場(chǎng)，相當(dāng)于外加10個(gè)計(jì)算機(jī)大的磁鐵，這不但體積龐大，而且價(jià)格昂貴，不適合個(gè)人電腦和便攜式計(jì)算機(jī)。而量子反常霍爾效應(yīng)的美妙之處就是不需要任何外加磁場(chǎng)，在零磁場(chǎng)中就可以實(shí)現(xiàn)量子霍爾態(tài)，更容易應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｋ璧碾娮悠骷小?/p>

在當(dāng)今信息社會(huì)，半導(dǎo)體技術(shù)飛速發(fā)展，但電腦運(yùn)行中熱量如何散發(fā)成為困擾半導(dǎo)體和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)瓶頸問題。而量子反常霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)將有望解決這一難題。科學(xué)家可使電子在不需要強(qiáng)磁場(chǎng)的情況下，按照固定軌跡運(yùn)動(dòng)，減少電子無規(guī)則碰撞導(dǎo)致的發(fā)熱和能量損耗。也許不久的將來，量子反常霍爾效應(yīng)能夠得到廣泛應(yīng)用，通過密度集成，計(jì)算機(jī)的體積也將大大縮小，千億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)有望做成現(xiàn)在的IPAD那么大，未來電腦也可能不再需要散熱器。

量子科學(xué)應(yīng)用范文4

量子通信是利用量子力學(xué)基本原理進(jìn)行信息傳遞的一種新型通信方式。理論上，量子通信可實(shí)現(xiàn)無條件安全的鏈路數(shù)據(jù)傳輸，被認(rèn)為是保障未來通信安全最重要的技術(shù)手段。

量子是微觀物理世界中的基本單位，一個(gè)最最小的單元。量子理論主要包括量子測(cè)不準(zhǔn)原理和量子糾纏。

早在 1927 年，德國(guó)科學(xué)家海森堡就提出了量子測(cè)不準(zhǔn)原理。在現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)知中，幾乎任何已知事物都是可測(cè)的，但量子是個(gè)例外。以制造硬幣為例，制造硬幣的基本前提是測(cè)定模板、再行復(fù)制。但在量子世界，這枚“硬幣”是不確定的，你根本沒法測(cè)量它，量子一旦被測(cè)量，還來不及被復(fù)制，它就不是原來那個(gè)量子了。

如果將這一原理應(yīng)用在通信技術(shù)上，就是天然的保密通信手段。

在通信中，對(duì)方的話通過座機(jī)、手機(jī)等有線、無線終端，遠(yuǎn)距離傳送到你的耳朵里。如果他人要竊聽你們的對(duì)話，必須完成這個(gè)對(duì)話的復(fù)制過程。如果這段通話被加密，那么必須先復(fù)制到密碼，再解密為正常通話。

可以說，一旦通信中的信息和密碼用量子來承載，就是不可復(fù)制的。

我們把想要保密傳輸?shù)男畔⒓虞d到一個(gè)個(gè)不可能被準(zhǔn)確觀測(cè)和復(fù)制的量子上，只要有人在途中打算竊聽信息，一“碰”，它的狀態(tài)就改變了，竊聽者拿到的只會(huì)是一堆毫無用處的信息。

量子通信另一個(gè)核心內(nèi)容是隱形傳輸，是利用光子等基本粒子的量子糾纏原理來實(shí)現(xiàn)保密通信的。在量子力學(xué)里，兩個(gè)粒子在經(jīng)過短暫時(shí)間彼此耦合之后，單獨(dú)攪擾其中任意一個(gè)粒子，會(huì)不可避免地影響到另外一個(gè)粒子的性質(zhì)，盡管兩個(gè)粒子之間可能相隔很長(zhǎng)一段距離，這種關(guān)聯(lián)現(xiàn)象被稱為量子糾纏。

在量子通信系統(tǒng)中，信息的發(fā)送方和接收方共享兩個(gè)存在糾纏關(guān)聯(lián)的光子。當(dāng)發(fā)送方將信息賦予一個(gè)光子時(shí)，接收方的糾纏光子就會(huì)幾乎同時(shí)發(fā)生一致的變化，瞬間完成信息的傳輸，從根本上杜絕了被竊聽、被截獲的可能。

量子通信在軍事、國(guó)防、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的潛在應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景，還可用于涉及秘密數(shù)據(jù)、票據(jù)的電信、證券、保險(xiǎn)、銀行、工商等領(lǐng)域和部門。

量子科學(xué)應(yīng)用范文5

[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)支付信息安全量子計(jì)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(shí),訂貨和付款等信息被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(jì)算

隨著計(jì)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(duì)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(duì)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(jì)算復(fù)雜度保障了密碼系統(tǒng)的安全。

不過隨著量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),計(jì)算達(dá)到超高速水平。其潛在計(jì)算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的電子計(jì)算機(jī)，如一臺(tái)具有5000個(gè)左右量子位(qubit)的量子計(jì)算機(jī)可以在30秒內(nèi)解決傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)需要100億年才能解決的問題。量子位可代表了一個(gè)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(gè)量子可同時(shí)有兩種狀態(tài),即一個(gè)量子可同時(shí)表示0和1。因此采用L個(gè)量子可一次同時(shí)對(duì)2L個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,從而一步完成海量計(jì)算。

這種對(duì)計(jì)算問題的描述方法大大降低了計(jì)算復(fù)雜性，因此建立在這種能力上的量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所無法相比的。例如一臺(tái)只有幾千量子比特的相對(duì)較小量子計(jì)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(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)現(xiàn)在的密碼系統(tǒng)造成極大威脅。不過，量子力學(xué)同時(shí)也提供了一個(gè)檢測(cè)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(shí)不會(huì)留下任何痕跡，用戶無法察覺，就會(huì)繼續(xù)使用同地址、密碼來存儲(chǔ)傳輸重要信息，從而造成更大損失。然而量子理論將會(huì)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?yàn)椴捎昧孔用艽a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(huì)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(shí)都會(huì)留下痕跡。更驚嘆的是量子密碼甚至能在被竊聽的同時(shí)自動(dòng)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(cè)不準(zhǔn)原理”中所包含的一個(gè)特性，即當(dāng)有人對(duì)量子系統(tǒng)進(jìn)行偷窺時(shí)，同時(shí)也會(huì)破壞這個(gè)系統(tǒng)。在量子物理學(xué)中有一個(gè)“海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理”,如果人們開始準(zhǔn)確了解到基本粒子動(dòng)量的變化，那么也就開始喪失對(duì)該粒子位置變化的認(rèn)識(shí)。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(gè)光子)的行為都會(huì)使之改變路線,從而無法發(fā)現(xiàn)該粒子的實(shí)際位置。從這個(gè)原理也可知，對(duì)光子來講只有對(duì)光子實(shí)施干擾才能“看見”光子。因此對(duì)輸運(yùn)光子線路的竊聽會(huì)破壞原通訊線路之間的相互關(guān)系,通訊會(huì)被中斷,這實(shí)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(gè)通訊對(duì)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(diǎn)。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(gè)量子是不可能的,因?yàn)橐獜?fù)制單個(gè)量子就必須先做測(cè)量,而測(cè)量必然會(huì)改變量子狀態(tài)。根據(jù)這兩個(gè)原理,即使量子密碼不幸被電腦黑客獲取,也會(huì)因測(cè)量過程中對(duì)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(dòng)”的量子糾纏。它是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，指不論兩個(gè)粒子間距離有多遠(yuǎn)，一個(gè)粒子的變化都會(huì)影響另一個(gè)粒子。因此當(dāng)使用一個(gè)特殊晶體將一個(gè)光子割裂成一對(duì)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(cè)量出其中一個(gè)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(shí)由于這些光子間的“神秘遠(yuǎn)距離活動(dòng)”獨(dú)一無二，只要有人要非法破譯這些密碼，就會(huì)不可避免地?cái)_亂光子的性質(zhì)。而且異動(dòng)的光子會(huì)像警鈴一樣顯示出入侵者的蹤跡，再高明的黑客對(duì)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(chǎng)前景和科學(xué)價(jià)值，故成為近年來國(guó)際學(xué)術(shù)界的一個(gè)前沿研究熱點(diǎn)，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(duì)性的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行。例如美國(guó)的BBN多種技術(shù)公司正在試驗(yàn)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(shí)用戶密碼等各重要信息的安全。

2007年3月國(guó)際上首個(gè)量子密碼通信網(wǎng)絡(luò)由我國(guó)科學(xué)家郭光燦在北京測(cè)試運(yùn)行成功。這是迄今為止國(guó)際公開報(bào)道的惟一無中轉(zhuǎn)、可同時(shí)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)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?yàn)證實(shí)驗(yàn)，據(jù)悉此研究小組還計(jì)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(duì)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):

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量子科學(xué)應(yīng)用范文6

【關(guān)鍵詞】量子點(diǎn)；性質(zhì)；合成；表面修飾

量子點(diǎn)主要是由Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族元素組成的均一或核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒，又稱半導(dǎo)體納米晶體。由于發(fā)生結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生宏觀到微觀的轉(zhuǎn)變，其擁有獨(dú)特的光、電、聲、磁、催化效應(yīng)，因此成為一類比較特殊的納米材料。自1990年7月美國(guó)召開第一屆納米會(huì)議[1]，各國(guó)都在納米技術(shù)方面給予巨大的投入，使得包括量子點(diǎn)技術(shù)在內(nèi)的納米技術(shù)飛速發(fā)展，其應(yīng)用已突破原來的微電子和光電材料領(lǐng)域[2-3]。

1 量子點(diǎn)的基本特性

量子點(diǎn)的基本特性有：量子尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)，量子限域效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)，除此之外，量子點(diǎn)具有一些獨(dú)特的光學(xué)效應(yīng)[4]，這使得量子點(diǎn)較傳統(tǒng)的熒光染料用來標(biāo)記生物探針具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）量子點(diǎn)具有寬的激發(fā)光譜范圍，可以用波長(zhǎng)短于發(fā)射光的光激發(fā)，并產(chǎn)生窄而對(duì)稱的發(fā)射光譜，避免了相鄰探測(cè)通道之間的干擾。而有機(jī)染料熒光分子激光光譜較窄，每一種熒光分子必須用固定波長(zhǎng)的光來激發(fā)，而且產(chǎn)生的熒光峰較寬，且不對(duì)稱，有些拖尾，這給區(qū)分不同的探針分子帶來了困難，故很難用有機(jī)染料分子同時(shí)檢測(cè)多種組分。

（2）量子點(diǎn)還可以“調(diào)色”，即通過調(diào)節(jié)同一組分粒徑的大小或改變量子點(diǎn)的組成，使其熒光發(fā)射波長(zhǎng)覆蓋整個(gè)可見光區(qū)。尺寸越小，發(fā)射光的波長(zhǎng)越小。因此可用一個(gè)激發(fā)光源同時(shí)激發(fā)多個(gè)不同尺寸的量子點(diǎn)，使它們發(fā)出不同顏色的光進(jìn)行多通道檢測(cè)。這樣可以同時(shí)使用不同光譜特征的量子點(diǎn)，而發(fā)射光譜不出現(xiàn)交疊或者只有很小程度的重疊，使標(biāo)記生物分子的熒光光譜的區(qū)分、識(shí)別都會(huì)變得更加容易。

（3）量子點(diǎn)的穩(wěn)定性好，抗漂白能力強(qiáng)，熒光強(qiáng)度強(qiáng)，具有較高的發(fā)光效率。半導(dǎo)體量子點(diǎn)的表面上包覆一層其他的無機(jī)材料，可以對(duì)核心進(jìn)行保護(hù)和提高發(fā)光效率，從而進(jìn)一步提高光穩(wěn)定性。Chan和Nie通過實(shí)驗(yàn)證明ZnS包覆的CdSe比羅丹明6G分子要亮20倍和穩(wěn)定100～200倍，可以經(jīng)受多次激發(fā)而其光學(xué)特性沒有顯著變化，且標(biāo)記后對(duì)生物大分子的生理活性影響很小，因此為研究生物大分子之間的長(zhǎng)期作用提供了可能。

正是由于量子點(diǎn)具有以上特性使其在生物識(shí)別及檢測(cè)中具有潛在的應(yīng)用前景，可望成為一類新型的生化探針和傳感器，因此備受關(guān)注。

2 量子點(diǎn)的合成

根據(jù)原料的不同分為無機(jī)合成路線和金屬-有機(jī)物合成路線。兩種合成方法各有利弊，但目前水相體系的合成為主[5]。

2.1 金屬-有機(jī)相合成

主要采用有機(jī)金屬法，是在高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑中利用前驅(qū)體熱解制備量子點(diǎn)，前驅(qū)體在高溫環(huán)境下迅速熱解并結(jié)成核晶體緩慢成長(zhǎng)為納米晶粒。通過配體的吸附作用阻礙晶核成長(zhǎng)，并穩(wěn)定存在于溶劑中。其制備的量子點(diǎn)具有尺度范圍分布窄，熒光量子產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。但其成本較高且是油溶性的，與生物相溶性差，不能直接應(yīng)用到生物體系，經(jīng)過水溶性基團(tuán)修飾轉(zhuǎn)移到水相中，量子產(chǎn)率降低，甚至發(fā)生完全熒光淬滅現(xiàn)象。因此針對(duì)上述特點(diǎn)，量子點(diǎn)有機(jī)制備的兩個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：一是合成方法的改革，使用一些低成本，低污染的綠色環(huán)保型試劑代替昂貴的試劑。例如，油酸，液體石蠟的使用代替TOPO，TOP等；二是合成量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的變化，從最初的單核量子點(diǎn)到核殼式結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)再到近來比較熱門的混合多晶量子點(diǎn)，使其具有更加優(yōu)異的光學(xué)性能，通過改變組成比例而不改變量子點(diǎn)尺寸來實(shí)現(xiàn)發(fā)射光譜的調(diào)節(jié)獲得覆蓋近紅外以及整個(gè)可見區(qū)光譜，這是二元量子點(diǎn)無法做到的。在操作過程中，改變組成的比例往往比調(diào)節(jié)尺寸更容易控制而且精確度較高。

2.2 無機(jī)合成路線

目前常用水溶性硫基化合物，檸檬酸等做為保護(hù)劑在水相中制備量子點(diǎn)。硫基化合物，檸檬酸等與量子點(diǎn)的穩(wěn)定性、功能化有關(guān)，因此選擇帶有適當(dāng)官能團(tuán)的保護(hù)劑對(duì)于控制量子點(diǎn)的表面電荷及其他表面特征極為重要。水相合成量子點(diǎn)操作簡(jiǎn)便，重復(fù)性高，成本低，表面電荷和表面性質(zhì)可控，很容易引入官能團(tuán)分子。量子點(diǎn)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到其應(yīng)用研究的開展和研究成果的優(yōu)劣。

3 量子點(diǎn)的表面修飾

通常制備的量子點(diǎn)水溶性較差，不能直接與生物物質(zhì)相互相互作用，從而得到探針，因此，首先對(duì)制得的量子點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎梉6]。通過特定的表面修飾和表面處理以獲得其對(duì)某個(gè)分析物品的識(shí)別功能，目前使用的量子點(diǎn)表面改性技術(shù)可歸納為表面無機(jī)修飾和表面有機(jī)修飾兩大類。

量子點(diǎn)表面的無機(jī)修飾，單獨(dú)的量子點(diǎn)顆粒容易收到雜質(zhì)和晶格缺陷的影響，熒光量子產(chǎn)率很低。但當(dāng)以其為核心，用另一種半導(dǎo)體材料包覆，形成核殼結(jié)構(gòu)后，就可以將量子產(chǎn)率提高。并在消光系數(shù)上有很強(qiáng)的增加，因而有很強(qiáng)的熒光發(fā)射。

量子點(diǎn)表面的有機(jī)修飾，量子點(diǎn)表面配位不足容易產(chǎn)生帶隙表面態(tài)，通過加入有機(jī)表面活性等有機(jī)配位體與量子點(diǎn)表面離子鍵合，可以提高表面原子配位的飽和程度。但是，有機(jī)配位體不能同時(shí)將表面陰陽粒子完全鈍化，表面依然殘留有較多的懸鍵，鈍化效果不理想，量子產(chǎn)率同樣不能大幅度提高。

如果選擇量子效率最高的樣品，經(jīng)過表面修飾作用，可將量子效率提高到40%。

4 結(jié)論

量子點(diǎn)具有尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)，量子限域效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)、特殊的光學(xué)效應(yīng)，使得量子點(diǎn)在光、電、磁、生物等領(lǐng)域得到廣泛的研究與應(yīng)用。無機(jī)相和有機(jī)相均能制備不同性質(zhì)的量子點(diǎn)，進(jìn)而通過特殊的表面修飾，提高量子點(diǎn)的親水性；引入特殊的官能團(tuán)擴(kuò)大量子點(diǎn)的應(yīng)用范圍，其生物應(yīng)用得到進(jìn)一步深入，總而言之，量子點(diǎn)隨著研究的進(jìn)一步深入，在多學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用將進(jìn)一步拓展。

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