摘要:以普通高校課程思政總體現狀為研究依據，結合量子力學課程的結構和特點，探索在量子力學課程中開展課程思政教學的有效路徑，通過提升專業課教師對課程思政的理解和認知，深入挖掘量子力學課程中蘊含的豐富思政元素，以課程承載思政，將思政融于課程，達到啟迪學生心智、陶冶道德情操的育人目標。

關鍵詞:課程思政;量子力學;教學改革

在全國高校思想政治工作會議上強調，要堅持把立德樹人作為中心環節［1］。要把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，要用好課堂教學渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。在此背景下，如何在專業課程的教學中將課程思政元素融入課堂、如何育人成為當前各個高校和教師們關注的熱點［2－6］。量子力學是物理學專業的核心課程之一，它的主要內容是以微觀世界粒子為研究對象，根據量子力學的五大基本假設，通過解薛定諤方程得到微觀粒子的力學量本征值，進而得到微觀世界粒子運動的基本規律。量子力學在物理學中占有極其重要的位置，也是從事當代科學技術研究的基礎之一。量子力學可以培養學生扎實的物理基本功，為固體物理學和半導體物理學等后繼課程的學習做準備。量子力學被廣泛地應用到化學、電子學、計算機科學、天體物理學等其他學科。量子力學課程的學習對培養學生嚴謹的科學學風、科學方法及抽象邏輯思維能力、創新精神等起到十分重要的作用。因此，充分發掘和運用量子力學中蘊含的思政教育資源，強化思想理論教育和價值引領，在量子力學課程的教學中融入課程思政元素，對于塑造學生的馬克思主義世界觀、人生觀和價值觀具有重要的理論和現實意義。已有研究者通過對量子力學的知識結構的再梳理，以及對量子力學課程中所蘊含的思政元素的深入挖掘，形成思政案例，探索了量子力學課程與思政元素相融合的問題［7－9］，這些工作對量子力學課程思政教育理念的推廣起到了很好的促進作用。然而，在探索和實踐地方本科高校量子力學課程思政教育的過程中，量子力學課程與思政元素的有機結合仍然有很多困難和問題，需要去探索和解決。

一、課程思政教學的基本現狀

(一)專業課教師思政元素的提煉能力稍顯不足。按照課程思政的育人要求，專業課教師在培養人才、講授專業知識和技能的同時，要引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀。教師是執行課程思政育人功能的第一責任人，其自身要具備一定的思政素質和修養。然而，地方普通高校尤其是應用型本科高校的多數理工科專業教師在參加工作后，很少有機會學習如何將思政元素系統地應用于專業課程教學中的方法。按照傳統的課程歸類和育人模式，人們通常認為思想政治教育是思政教師和學生黨團組織的事情，專業課程的育人功能主要體現在專業課教師對專業知識的講授上。這就導致很多專業課教師在課程思政是什么的問題上陷入迷茫，更不知道如何開展課程思政。另外，很多理工科專業教師畢業于非師范類高校，缺少系統的教師技能培訓。如果不對這部分教師進行課程思政教學技能培訓，只是機械地在專業課堂中加入思政內容，就會造成課程思政與專業課教學相脫節的問題，達不到課程思政的育人目的。

(二)專業課程教材的思政元素表現不足。當前制約地方本科高校開展課程思政教育的另一個重要問題就是專業課程的教材建設。地方本科高校由于受辦學歷史短、積累少、師資力量薄弱、課程建設經費投入不足等多方面因素的影響，都是直接采用省部級以上規劃教材或重點大學的教材。這類專業教材的主要特點是非常重視專業知識的能力培養和訓練。像量子力學這類物理學核心課程，教材強調知識體系的完整性，內容呈現專業化、數學化和系統化的特點，幾乎找不到用思政元素來描述知識點的語句。這就在客觀上增加了教師將思政元素融入教學的難度，同時也造成學生在學習的過程中想不到量子力學課程中還有思政元素存在。因此，地方普通本科高校要實施好專業課程的思政育人功能，就必須加大課程思政教學研究力度，積極構建適合專業人才培養需求的課程思政教材體系。

二、提升量子力學課程思政教學效能的有效路徑

摘要：隨著信息時代的到來，信息安全技術逐漸成為人們重點關注和研究的對象。為了保證在通信的過程中能夠增加相應的安全性和保密性，可以利用加密算法的設計進行改善。現階段互聯網信息安全優化過程中加密算法有很多種，例如，量子加密算法和超混沌加密算法是現階段信息安全優化過程中的常見算法類型，針對量子加密算法進行設計，能夠保證通過密碼學原理增加通信通道在傳輸信息過程中的安全性、秘密性及準確性。而使用超混沌加密算法進行設計時，因為其可以呈現出三維現象，所以在一定程度上提升了空間的復雜性，但是這也決定了在信息傳輸的過程中能夠提升其加密效能。

關鍵詞：互聯網；信息安全；加密算法；設計

當前，隨著信息技術的不斷發展，信息通信過程中的安全性和保密性越發重要，尤其是在軍事和國家機密方面，實現互聯網通信保密等級的提升，能夠保障我國的國家機密及軍事機密得到更好的保護。

1量子加密算法設計分析

目前為了保障互聯網信息安全能夠得到更好的優化，可以使用量子加密算法，并且以量子密碼學作為相應的理論基礎，對算法進行合理的設計和優化。量子力學的理論基礎是通過作出不同的假設，然后使用邏輯推理的方法對假設進行推理和演算，確保其能夠驗證出假設是否具備準確性[1]。第1個量子力學的假設是，物理狀態為空間中的一個態勢量，并且對質量進行完全描述，因為在量子力學中根據概率進行詮釋和粒子相伴的波函數平方具有一定的概率密度意義，而波函數因為自身不表示任何概率及物理量，所以，其主要表示概率的幅值在量子力學中使用概率幅值。其根本區別是能夠優于任何一種經典的傳統設計方法，波函數的物理意義是能夠準確描述出系統測量的結果概率性的分布情況，同時還可以記錄出系統在制備過程中的不同信息，根據不同的態對物理性質做出相應的響應。第2個量子力學的假設是在經典的力學中每一個力學值都可以去寫相應的算符的本征值，在描述了一個系統的態勢量以后，將本征值和該粒子的力學量進行測量，保證其數值能夠相等。第3個量子力學的假設是通過演化和推算，根據時間的順序利用方程對系統的算符進行演算。第4個量子力學的假設是因為測量力學量F的可能值譜就是算符F的本征值譜，所以可以將系統統一的規劃為一個態勢量，并且將其所描述的狀態利用力學之和算符本征值進行描述，然后通過展開系數進行相應的計算。在使用量子加密算法設計之前，要明確量子態的基本性質，其基本性質體現在以下幾點，首先是具有量子態的疊加原理，如果將量子系統中可能出現的態進行疊加，則會形成整個系統的疊加態。在經典的物理學中疊加態主要是指振幅進行疊加，并且其可以呈現出線性的疊加趨勢，然后是量子相干性，在任何一個微觀世界中，相關性都是量子態的基本屬性，量子的相干性能夠保證在疊加的過程中可以互相干涉，進而使量子比特，能夠攜帶更多的量子信息。其次是量子態還具有不可克隆的特性，利用量子加密算法在進行加密設計的過程中，通過量子的不可克隆定理，能夠保證量子所攜帶的信息更加具備保密性和安全性，從而避免其他黑客對所攜帶的信息進行篡改[2]。然后針對以上分析對量子加密算法進行相應的設計，首先要明確量子密鑰的分發協議，主要使用了BB84協議，這種協議是現階段利用量子密碼學提出的第1個分發協議，也是現階段使用最多的協議之一，其主要包含的編碼機分別是z基和x基。通過光子的4種不同偏振態，對程序進行相應的編碼，其中，z基的偏振態為|00》與|900》，x線的偏振態為|450》與|1350》，然后將在z上的偏振光子與x線上的偏振光子在不同的狀態上進行正交，可以明確兩個不同線上的偏振光子狀態互不相交，其編碼的規則如下所示：BB84協議主要有兩個通信信道，第1個通信信道為經典信道，利用這個信道接收信息和發送信息的雙方能夠將一些必要的信息進行交換，然后是量子信道，在傳輸過程中主要依據量子態進行隨機性的信息傳輸，，并且量子信道的傳輸具有一定的隨機性。其協議的實現流程如下所示，第1步是利用Alice制備長度為（4+δ）n的隨機密鑰串，然后同樣使用Alice，制備長度為（4+δ）n的隨機輸出串b，然后對比特串的比特進行分析，如果其數值為0，則使用z基編碼對密鑰串a進行編碼，而如果比特幣的比特率為1，則應該使用Alice，x基編碼對密鑰串a進行編碼。在編碼完成以后需要通過Alice，將量子態發送給Bob，這時Bob則能隨機的選擇z基和x基，對測量出的比特串進行發送，利用經典信道能夠將隨機數串b的信息傳輸給Bob。通過對Bob和Alice的編碼及測量機進行相應的對比，并且將其比特值記錄下來，如果其編碼器和測量的數值不相同則丟棄掉，而如果其數值相同并且都大于2n，則應該將數值進行記錄并且傳輸，如果其長度小于2n，仍然要重新開始以上傳輸流程，直到其長度大于2n則結束整個協議的實現流程[3]。在正常環境下，BB84協議具有良好的運輸效果，但是在噪聲環境下，可能會對BB84分配協議產生一定的影響，由于Alice和Bob在錯誤區分的過程中，導致竊聽錯誤，主要因為噪聲，所以在通信的第2個階段中可能會出現信息的傳輸錯誤，目前帶有噪聲的BB84協議主要由無噪聲協議和4個階段組成，并且其在公共的信道上進行傳輸。在進行信息傳輸任務時，a和b主要是從原始的密鑰中將錯誤的位進行剔除，然后保證公共密鑰中的數碼串能夠保持無誤，第一步是需要通過Alice，通過公共頻道與Bob進行公開性的討論，然后對奇偶進行校驗，如果位的奇偶性出現了錯誤則應該再一次進行比較，如果仍然出現錯誤，則將最后一位進行丟棄，然后是可以使用二分法的方式來進行錯誤的尋找，即將錯誤的字塊分為兩個部分，如果兩個字塊的奇偶性校驗一直出現錯誤，則將不一致的字塊進行丟棄，然后刪除掉錯誤的位。因為使用奇偶校驗的方法只能夠發現奇數位上出現的錯誤，所以在后期信息傳輸的過程中，偶數位上也可能會存在小部分錯誤，所以還需要反復執行上一操作流程，保證重新排列后的原始密鑰能夠具有更高的準確性和安全性。通過以上協議的分析和現實系統的應用，即使沒有竊聽者，其通信的過程，也可能會存在一定的差錯，所以為了保證密鑰能夠具有絕對安全的性質，還應該在合法通信的前提下將所有的差錯進行檢測，并且估算出Lve中的最大信息量以及泄漏的信息量。

2超混沌加密算法設計分析與優化

當前超混沌加密算法也是現階段改善計算機信息傳輸過程中安全性的主要算法之一，在超混沌算法之前，常見的混沌系統為三維現象，其最為明顯的特征是主要包含了李雅普諾夫指數，因為其運行的軌跡較為固定，而且不具有相應的穩定性，所以，超混沌系統和一般混沌系統的區別是能夠在一定程度上改善相應的運動軌跡，并且保證運動軌跡不會局限在同一個方向上，但是因為這些應用優勢也決定了，超混沌的系統在實際設計過程中空間更為復雜，所以使用超混沌加密算法保證系統不會輕易被入侵者和黑客進行破譯和篡改[4]。目前主要是用了Rossler系統和Lorenz系統對超混沌加密算法進行相應的設計及計算，公式如下所示。加密端的方程為：解密端的方程為：如果保證兩個方程的參數及初始狀態值都能夠相同，則在信息傳輸的過程中不會出現較大的失誤，因此密文則會準確地轉變為明文。在進行實踐的過程中，首先要在計算機頁面上打開加密設置，然后將所有的數據設置為標準的加密強度。在加密、解密的過程中，同時還要選擇加密和解密功能，并且對加密級別的參數進行設置，在口令輸入完成以后，點擊開始處理進行加密操作。目前為了保證信息能夠具有更高的安全性和隱秘性，主要對音頻和視頻文件進行加密處理，在加密處理后無法觀看或者聽到原始的文件信息，并且文件信息主要有噪音或者亂碼取代，只有通過解密完成以后，才可以獲取原始的準確信息，因此對一些相對較為重要的視頻文件或者音頻文件進行保密時，利用超混沌加密算法具有重要的意義。

一、量子通信技術的發展現狀

量子力學誕生于1926年，是人類對微觀世界加以認識的理論基礎之一。量子力學和相對論之間的不相容性在1935年被愛因斯坦、波多爾基斯和羅森論證后，約翰•貝爾于1964年提出貝爾理論，，阿斯派克等人于1982年證明了超光速響應的存在。1989年第一次演示成功量子密鑰傳輸，1997年量子態隱形傳輸的原理性實驗驗證由奧地利蔡林格小組在室內首次完成，2004年，該小組又將量子態隱形傳輸距離成功提高到600米。2007年開始我國架設了長達16公里的自由空間量子信道，于2009年成功實現世界上量子隱形傳態的最遠距離。

二、量子通信技術的發展趨勢

量子通信技術的研究方向除了包括量子隱形傳態還包括量子安全直接通信等，突破了現有信息技術，引起了學術界和社會的高度重視。與傳統通信技術相比，量子通信除具有超強抗干擾能力外且不需對傳統信道進行借助；與此同時量子通信的密碼被破譯的可能性幾乎沒有，具有較強的保密性；另外，量子通信幾乎不存在線路時延，傳輸速度很快。量子通信發展僅僅經歷了20年左右，但其發展卻十分迅猛，目前已經被很多國家和軍方給予高度關注。

量子通信在國防和軍事上具有廣闊的應用前景，作為量子技術的最大特征，量子技術的安全性是傳統加密通信所無可企及的。量子通信技術的超強保密性，能夠有效保證己方軍事密件和軍事行動不被敵方破譯及偵析，在國防和軍事領域顯示出無與倫比的魅力。另一方面，在破解復雜的加密算法上，也許現有計算機可能需要好幾萬年的時間，在現實中是完全無法接受且幾乎沒有實用價值的。但量子計算機卻能在幾分鐘內將加密算法破解，如果未來這種技術被投入實用，傳統的數學密碼體制將處于危險之中，而量子通信技術則能能夠抵御這種破解和威脅。

在民間通信領域量子通信技術的應用前景也同樣廣闊。中國科技大學在2009年對界上首個5節點的全通型量子通信網絡進行組建后，使得實時語音量子保密通信被首次實現，城市范圍的安全量子通信網絡在這種“城域量子通信網絡”基礎上成為了現實。

三、總結

摘要：從固體物理的學科特點及在材料類各專業的重要性出發，結合學科和學情特點，分析討論如何通過改變教學和評價方式，培養學生的學習積極性和自信心，提高學生的課堂效率，從而提高教學效果；并在整個教學過程中貫穿思政元素，激發學生的學習興趣和動力，進一步增強學生的愛國熱情和民族自尊心，培養具有家國情懷、德才兼備的人才。

關鍵詞：課程思政；固體物理；教學模式；課程評價方式；改革

要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。[1]”中共教育部黨組在2017年印發的《高校思想政治工作質量提升工程實施綱要》中提出了課程育人質量提升體系。大力推動以“課程思政”為目標的課堂教學改革，優化課程設置，修訂專業教材，完善教學設計，加強教學管理，梳理各門專業課程所蘊含的思想政治教育元素和所承載的思想政治教育功能，融入課堂教學各環節，實現思想政治教育與知識體系教育的有機統一[2]。北方民族大學是國家民委直屬的一所建立在民族自治區省會城市的綜合性民族類普通高等院校，多數學生來自我國少數民族和邊疆地區，經濟落后，人才緊缺，對北方民族大學這樣的高等院校而言，為少數民族和邊疆地區培養高素質創新型人才，并對這部分學生適時進行課程思政，加強愛國主義教育，將學生培養成具有家國情懷、專業素質過硬的經濟和社會主義建設者就顯得尤為重要。固體物理作為材料類專業學生的一門專業核心課程，起著連接基礎理論知識與實際應用技術的橋梁作用[3-4]。學習固體物理往往需要前期系統學習高等數學、熱力學與統計物理、量子力學和電動力學。根據北方民族大學19版培養方案的要求，材料類專業的學生往往只學習一年的高等數學和普通物理，熱力學統計物理和電動力學在普通物理只講了很少的一部分，量子力學根本沒有接觸。加之民族院校學生大多數來自少數民族和邊疆地區，學生基礎差，學習固體物理課程時感覺很困難，尤其是遇到理論推導時，學生難以理解，從而造成部分學生產生厭學情緒。為了改變北方民族大學材料類各專業固體物理教學過程中教師難教、學生畏學的現狀，必須對固體物理的教學模式進行改革，采取一系列措施提高學生的參與度，提高課堂效率。結合多年固體物理教學經驗，將從教學大綱修訂、調整教學內容、改變教學模式和課程評價方式等方面進行思考和探索；結合固體物理課程的學科背景和特點，在教學中適時切入思政素材，將愛國主義、民族責任感和家國情懷融入到固體物理教學中，激發學習興趣，培養正確的世界觀、人生觀和價值觀，達到思政育人的目的。下面就課程思政視閾下民族院校固體物理教學模式改革談幾點看法。

一、制定科學的固體物理課程思政的教學大綱

根據課程思政育人目標、北方民族大學學情、課程特征和時代發展的要求，適當刪減和調整部分重點難點內容和講授次序，并在固體物理講授中融入思政素材，把社會主義核心價值觀和大國工匠精神等愛國主義教育融入到教學大綱，重新修訂教學大綱，依據教學大綱確定教學目標。彰顯教師要樹立“課程思政”育人的主體意識，從根本上保證思政元素進入課堂。

二、教學內容和教學模式改革

目前多數高校使用的固體物理教材，內容基本包括晶體的結構、晶體的結合、晶格振動與晶體的熱學性質、晶體中的衍射、金屬電子輪和周期場中的電子態等內容。作為一個學期的專業核心課程，大部分的高校計劃64學時，而北方民族大學材料類專業的學時數只有48學時，只能講授固體物理基礎的部分內容。加之缺少熱力學統計物理與量子力學方面的知識，全面講授固體物理有很大的困難。為了解決這個矛盾，將對授課內容做以下調整。（1）有選擇性地講授。對固體物理各章節講授要有主次之分，重點內容精講，在其他課程中涉及的內容可以略講或不講[5]。例如，固體物理中關于什么是晶體、晶體結構和晶體結合等內容學生已經在材料科學基礎里學過了，所以在講授這部分內容時只選擇性地講解重點和難點，對基本概念和術語一帶而過[5]。（2）重思想輕推導。對于有些章節的難點，不追求煩瑣的數學推導，更多地突出物理思想的表達[5]；比如應用量子力學的微擾理論求解準自由電子模型和緊束縛模型時，力求講清量子力學的處理思路，對于求解復雜的薛定諤方程的過程可以一帶而過，不要陷入復雜的公式推導和繁雜的方程求解過程中。對于某一個具體理論要重點講述其建立過程與物理模型。物理模型盡量簡單，深入淺出，讓學生學會用固體物理學的方法思考和處理問題。（3）適時增加固體物理學科前沿內容的講授，合理補充與固體物理學科聯系緊密的半導體物理學科最新的學術成果與進展[5]。引導學生積極參與老師的科研實驗，鼓勵學生多聽學校邀請的國內專家的學術報告，了解最新的學術動態，培養對科學研究的興趣，為學生繼續深造和從事科研工作奠定基礎。

摘要：隨著我國科學技術水平不斷提高，我國通信技術當前已經進入全新發展階段。通信技術在現代信息技術中占據重要位置，改變了人們傳統的信息交流和交換方式，在信息技術快速發展的背景下，量子通信技術研究逐漸取得突破，成為通信技術發展中的重要方向，但是因為技術發展不夠成熟，還存在著一些問題需要解決，才能夠提高通信質量。因此，本文將對量子通信技術發展中存在的問題進行深入的研究與分析，并提出一些合理的意見和措施，旨在進一步促進我國通信技術水平提升。

關鍵詞：量子技術；量子通信技術；存在問題；技術優勢；發展前景

量子通信技術相比于傳統的通信技術而言，其信息傳輸速率更快，保密性更強，是當前世界各國在通信技術研究領域的重要內容。量子通信技術基于量子力學原理，將微觀世界的物質特征應用在通信領域中，在保持較高信息傳輸速率的同時，在通信加密方面具有較大優勢，逐漸成為當前通信技術領域研究的熱門話題。量子通信技術研究對于提高通信質量有著重要的意義，且當前量子通信技術研究正處于關鍵階段，所以必須準確掌握量子通信技術中存在的問題，對問題進行優化創新，才能夠全面提高我國量子通信技術水平。

1   量子通信技術內涵分析

1.1 量子通信技術基本概念

量子通信是采用量子相干疊加、量子糾纏效應完成信息傳輸的一種通信技術，主要包括量子理論和信息理論。從物理學層面出發，量子通信技術是物理極限下采用量子效應實現高性能通信的一種技術，具有物理原理的信息絕對安全性，能夠有效解決傳統通信技術中無法解決的多項問題[1]。從信息學層面出發，量子通信技術采用量子的不可復制特性和隱性傳輸特性，通過量子測量方式完成信息傳輸。量子通信技術中傳輸信息不是經典信息，而是量子所攜帶的量子信息，與傳統通信技術相比具有多項優勢，標志著未來通信技術全新發展方向。

1.2 量子通信技術發展

摘要：大學物理課程是材料專業的基礎課，它的教學改革具有重要的意義。文章從改革課件、增加與材料專業相關內容、教學方法改革等方面做了初步的探討和嘗試，從而增強學生興趣，增大了課程的內容含量。

關鍵詞：大學物理；基礎課；教學改革

物理學是材料學發展的基礎，材料的發展離不開物理，材料科學中遇到的難題不斷吸引物理學家去解答，新材料、新工藝和各種微觀結構性能的研究又涉及到物理學的各個領域，材料學最新的研究方向更是從偏重化學實驗轉向偏重物理分析。大學物理是材料類學生的一門重要的基礎課程，也是大一新生走進大學校園最先接觸到的課程之一，這門課程旨在培養學生對物理原理的理解，為學生進一步學習材料專業的相關理論知識打下良好的基礎。與此同時，大學物理還能培養物理特色的思維方式，對學生處理其他問題也具有指導作用：即透過現象看本質、抓主要矛盾、做合理假設、建數學模型，從而真正做到舉重若輕、事半功倍。大學物理是世界范圍內理工科高等院校普遍開設的基礎課程。美國哈佛大學[1]的物理教學模式主要包括，第一，案例教學；第二，互動討論法教學；第三，教研結合教學；第四，教師獨立教學。麻省理工學院提出了以研究為主的大學物理教學模式[2]，在教學過程中，教師只是起到指導作用，學生是教學活動的主體，從而更好的培養和造就科技人才。北卡羅來納州立大學采用以學生為中心的教學法[3]，學生們在小組里互相合作，進行活動，而教師負責通過討論，對學生進行指導。伊利諾伊大學香檳分校的大學物理教學中，整個教學過程都是以學生為主體[4]，強調學生的參與，教師在授課過程中，大量提問，學生積極踴躍參與討論。德國克勞斯塔爾工業大學也注重教學和科研的統一[5]。這種教學與科研密切結合的體制，對提高大學物理教學質量大有裨益。這些世界一流名校的經驗對于國內的普通高校未必適用，我們只需加以借鑒，并不一定要完全照搬。目前國內尤其是地方院校，大學物理的教學情況是：學時少，現代化教育手段運用不足。更嚴峻的是，擴招給地方院校帶來巨大的壓力，師資力量無法滿足需要，而生源質量又大幅下降，因此對大學物理教學的影響壓力很大。我們在聊城大學材料科學與工程學院多年的大學物理的教學過程中發現，很多學生認為大學物理內容過于深奧抽象，難以學以致用。還有一部分學生覺得大學物理的內容與自己的專業課程聯系不大，沒有多少實際用途，以致于學學物理的興趣不佳，主動性差，甚至有厭學情緒。上課不認真，玩手機，學習其他課程甚至逃課，課后抄襲作業甚至不寫作業，考試時作弊等現象比比皆是。很多學生不為學會知識，只為應付考試及格。目前材料專業的大學物理教學基本上是沿襲物理專業的教學模式進行的，這樣的模式不適用于材料專業建設和學生主動性培養的要求，主要表現在：1.材料學的發展日新月異，然而我們所用的大學物理教材內容依然是沿用多年前的教材體系，教材里只有極少的現代科技發展的簡介，對學生缺乏足夠的吸引力。2.大學物理教學內容對學生的專業、學科沒有區分，與專業結合不夠緊密，教師只注重物理知識的講授，忽視物理學與材料專業之間的緊密聯系及物理知識在實際中的應用，因此無法激發學生的學習熱誠。3.大學物理課堂內容多以教師講述為主，課堂上演示性、設計性實驗較少，以致于很多抽象的原理學生理解不了，同時，課堂和課后師生間互動較少，教學質量大大降低。當前，各學校各專業都在積極的探索適合本專業學生的大學物理教學模式，以解決當前阻礙大學物理教學改革的瓶頸。本文根據聊城大學材料學院的實際情況，以提高材料專業大學物理課程教學質量、培養學生科研精神、增強學生分析問題解決問題的能力為出發點，依據大學物理教學的目標與要求，結合材料專業特色，注重物理知識與材料知識的聯系，體現物理知識是材料專業研究工具的特點，開展對材料專業大學物理教學模式改革的探討，最終調動學生的學習熱誠，使學生懂得學習物理的重要性并能用物理知識解決專業問題，使物理知識與材料專業知識相輔相成、互相促進。本文的改革方案如圖1所示：

一、積極探索，改革教學軟件

利用專業軟件工具包制作一套適合材料專業學生的大學物理電子教程。大學物理課堂上，加入材料、物理、生物、計算機、天文學的前沿科技，彌補傳統教材體系落后于時代、應用性不強的缺點。讓學生能夠了解到社會的發展和科技前沿的最新動態，將學生代入一個生動、形象、具體的環境，活躍課堂氣氛，開闊學生視野，增加學生的求知欲望。

二、將物理學史貫穿融入到物理課的教學中去

講課過程中，融入與課本相關的物理方面的名人軼事和物理學史。通過講述科學家的趣事和成長成才經歷，讓學生體會到大學物理的方法論是如何演繹的，讓學生感悟物理學家是如何考慮科學問題，如何解決問題的，了解物理學大師科學創造的思路，使學生從中獲得啟發、感悟和熏陶。讓學生自己體會做學問的三個境界：昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望斷天涯路；衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴；眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處。掌握了這三個境界，學生便很自然的掌握了科學的邏輯思維方法。

一、概論

量子是現代物理的重要概念，與經典物理有根本的區別，提供了全新的原理和思考方式。量子具有不確定性和不可測量性，量子的世界不遵循經典物理學定律，因此人們對量子世界的探索存在很多困難。通過科學家的不斷探索，在量子信息研究領域有了許多的突破，其中產生了量子通信這一新興技術。目前量子通信主要有兩種應用，一種是較為成熟的量子密碼通信，一種是量子隱形傳送。2012年度諾貝爾物理學獎，法國科學家塞爾日•阿羅什與美國科學家大衛•維因蘭德實現了對單個原子的測量和控制，阿羅什的工作是打造出一個微波腔，借助單個原子在微波腔中會輻射或吸收單個光子的特性，實現了操縱單個光子。而維因蘭德則制造出了一個離子阱，先用光來俘獲離子，然后用激光冷卻離子，進而對離子進行測量和控制。量子計算和精密測量有了變成現實的可能性。

二、量子糾纏

Hilbert空間是歐幾里德空間的一個推廣，不再局限于有限維，是一個完備的空間，其上所有的柯西序列等價于收斂序列，從而微積分中的大部分概念都可以無障礙地推廣到Hilbert空間中。能用Hilbert空間中的一個矢量表示的量子系統稱為純態，反之，如果不是處于確定的態而是以某一種幾率分布的，稱之為混合態。通常量子比特表示為：|Ψ〉=α|0〉+β|1〉，|α|2+|β|2=1（疊加態形式）。兩個純態|Ψ1〉和|Ψ2〉的線性疊加所描述的量子態|Ψ〉=c1|Ψ1〉+c2|Ψ2〉對應Hilbert空間的一個矢量，也是一個純態。經過測量的量子態會坍縮到|0〉或|1〉，這個過程是不可逆的。這是二維Hilbert空間中量子態的描述，類似于三維球面上的一個點。在具有n個量子態的系統中，狀態空間由2n個基向量組成。在未對系統進行操作之前，量子態可能為2n中的一個，與經典存儲系統相比，量子系統能在某一時刻保持2n個狀態，因此量子系統具有更大的計算潛力。愛因斯坦不愿承認并稱之為“幽靈般的超距作用（spookyactionatadistance）”的量子糾纏，指兩個相互獨立的粒子可以相互影響，對其中一個粒子進行觀測可以即時地影響到其它粒子，無論它們之間的距離有多遠。量子糾纏描述了量子子系統相互影響的現象，對一個子系統的測量瞬間影響了其他子系統的狀態。一個由|ΨA〉和|ΨB〉兩個子系統組成的復合系統|Ψ〉，如果可以表示為|ΨA〉×|ΨB〉，則|Ψ〉處于直積態，否則處于糾纏態。常見的糾纏態有：兩個粒子構成的bell基，三個粒子構成的GHZ態等。二粒子純態糾纏的研究最為完善，bell態是量子通信中最基本的糾纏資源。處于bell態的兩個糾纏粒子稱為EPR對。四維Hilbert空間中的正交完備基稱為bell基。在量子通信中，最常用的測量方法是bell基測量。

三、量子糾纏的應用

目前量子通信的兩種主要方式：量子密碼通信和隱形傳送。量子密碼或量子密鑰分配是利用了觀測一般會干擾被觀測系統的量子力學原理來實現的。量子的不可分割性和量子態的不可復制性保證了信息的不可竊聽和破解，進而實現根本上、永久性解決信息安全問題的目標。量子隱形傳態需建立在經典物理信道的基礎上才能實現。在研究量子領域早期，人們最感興趣的一個問題是能否利用量子糾纏實現超光速通信，這個問題的答案是否定的，原因在于量子的不可克隆性，僅依靠量子糾纏系統無法傳遞具體信息，要將原量子態的全部信息提取出來，需分別根據其經典信息和量子信息來構造，因此無法實現瞬間傳輸。量子隱形傳態利用量子糾纏態作為通道,利用量子作為載體,把信息從一個地方傳遞到另一個地方。量子隱形傳態的任務可以簡單地描述為：假設存在一對共享的量子比特為A、B，利用A、B來傳送量子態C。將A、B分別置于系統的兩端，現將量子比特A和C作幺正變換，測量后得到兩個經典量子比特的信息，在這個過程中兩個量子比特被破壞。量子比特B現在包含了關于C的信息，但觀測者仍無法得到C的任何信息，量子比特B處于四個任意的量子態之一。現在需通過經典通信通道將A的測量結果發送到B端，根據A的測量結果，對B作相應的幺正變換,此時量子比特B的狀態變為C，實現了量子態的傳送。

四、量子通信技術的發展現狀

【摘要】

正電子，又稱陽電子、反電子、正子，基本粒子的一種，帶正電荷，質量和電子相等，是電子的反粒子。最早是由狄拉克從理論上語言的。1932年8月2日，美國加州理工學院的安德森等人向全世界莊嚴宣告，他們發現了正電子。正負電子一旦相遇，則發生湮滅，是正電子的最基本性質。在這之前是不具有我們理解的正電子的最基本性質。那么對于大學生在學學物理中該如何理解正電子，本人在文章簡單介紹了正電子的發現過程，讓大學生對正電子的概念有一個基本的了解。

【關鍵詞】

正電子；狄拉克方程；湮滅；空穴

1.引言

正電子的理論預言和實驗發現揭開了反粒子的發現之幕，這也無疑是近代物理界的極為重要的和極其有意義的發現，它的發現標志著我們對物質的內涵有了更進一步的理解，尤其是對基本粒子的認識進一步加深。構成物質的基本粒子是既不能產生，也不會湮滅，如電子，我們通常的電子都是指帶負電，而且規定電子所帶的電量大小為單位電量，直到正電子的發現，對基本粒子的認識翻開了新的一頁。現如今，我們發現在一定條件下，正、負電子可以相互轉化，成對的產生或者湮滅。我們在認識世界的過程中，總是從感性上升到理性，通過概括和整理，使之成為概念。本文簡單介紹我們該如何去理解正電子的概念，這就是本文探索的目的。

2.正電子的理論來源