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文本内容:
任务四了解量子信息课题课时2课时90min知识与技能1了解量子{言息的基本概念2了解量子信息的研究领域教学目标3了解量子信息的应用场景思政育人目标通过本书的理解与学习,体验量子信息在生活中的应用,增强信息意识以及对量子信息的情感体验,从而产生兴趣,拓展学生思维教学重点体验量子信息的独特魅力,了解其应用领域和实用价值教学重难点教学难点客观认识量子信息技术对社会的影响教学方法讲授法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材第1节课考勤3min一问题导入5min一学习新知30min一课堂互动5minf平价修止2min教学设计第2节课问题导入7min一学习新知30min一课堂互动5min一任务布置3min教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课■【教师】清点上课人数,记录好考勤培养学生的组织考勤纪律性,掌握学生3min■【学生】班干部报请假人员及原因的出勤情况■【教师】导入新课从古至今,便捷安全的通信一直是人类不懈的追求我们的祖通过一个生动的先曾用鸿雁传书寄托美好期许,也曾快马加鞭传递信笺尺素;19世案例,激发学生的纪,电报、电话的发明让人类实现了〃天涯若比邻〃;到了21世动机,告知学习的问题导入纪的今天,互联网更是将世界联结成了〃地球村〃人类对更快速、目标,引起学生对5min更安全通信的追求是永无止境的然而,每一次通信革命,都需要量子信息的学习兴最先进信息技术的支持那么,支撑人类下一次通信革命的技术是趣,激发主观能动什么呢?答案就是量子信息性■【学生】聆听、思考■【教师】播放视频结合视频简单介绍〃墨子号〃学生兴趣进而引出新知识〃量子信息〃【多媒体】播放教材252页视频〃了解〃墨子号〃量子科学实验卫星的重要意义〃量子隐形传态Quantum teleportation,又称量子遥传、量子隐形传输、量子隐形传送、量子远距传输或量子远传,是一种利用分散量子缠结与一些物理讯息physical information的转换来传送量子态至任意距离的位置的技术是一种全新的通信方式它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,在量子纠缠的帮助下,待传输的量子态如同经历了科幻小说中描写的〃超时空传输〃,在一个地方神秘地消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方神秘地出现■【学生】聆听、思考〃墨子号〃量子科学实验卫星见图6-26是中科院空间科学战略性先导科技专项中首批确定的5颗科学实验卫星之一,也是世界首颗量子科学实验卫星2016年8月16日凌晨1时45分,搭载着〃墨子号〃量子科学实验卫星的长征一号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空这次发射任务的圆满成功,进一步扩大了我国在量子通信领域的国际领先地位,也为我国建立卫星与地面远距离量子科学实验平台打下了坚实基础,对于推动我国空间科学卫星系列发展具有重大意义2017年1月18日,〃墨子号〃量子科学实验卫星正式开展通过讲解,让科学实验,先后进行了星地双向量子纠缠分发和非定域性检验、星学生了解什么是学习新知地量子密钥分发和地星量子隐形传态三大预定量子科学实验,并取量子信息,了解量30min得了圆满成功子信息的研究领域1量子纠缠分发是把制备好的两个纠缠粒子通常为光子分别发送到相距很远的两个点通过观察两个点的统计测量结果,可以验证量子力学非定域性的存在星地双向量子纠缠分发通过〃墨子号〃量子科学试验卫星,将两个纠缠的光子分发到地面相距数千公里的两个接收点,其统计测量结果在空间尺度下严格满足〃爰因斯坦定域性条件〃的量子力学非定域性检验这一重要成果是我国在空间量子物理研究方面取得的重大突破,为未来开展大尺度量子网络和量子通信实验研究,以及开展外太空广义相对论、量子引力等物理学基本原理的实验检验奠定了可靠的技术基础2量子密钥分发是指通过量子态的传输向身处遥远两地的用户发送共享量子密钥,利用该密钥对信息进行一次一密的严格加密,由于量子具有不可分割、不可克隆的特性,量子密钥理论上无法窃听,这也保证了用量子密钥所加密信息的绝对安全早在星地量子密钥分发之前,我国科学家就基于光纤实现了百公里级的量子密钥分发,而星地量子密钥分发方式使得量子密钥的分发摆脱了光纤的限制,将卫星作为可信中继,实现了地球上任意两点的密钥共享,量子密钥的分发范围由此扩展到覆盖全球,这使构建全球量子加密通信网络成为可能3量子隐形传态是指利用量子纠缠将物质的未知量子态精确传送到遥远地点,而不用传送物质本身远距离量子隐形传态是实现分布式量子信息处理网络的基本单元地星量子隐形传态实现了超远距离的量子隐形传态,倘若在同样长度的光纤中重复这一工作,则需要3800亿年宇宙年龄的20倍才能观测到1个事例〃墨子号〃量子科学试验卫星三大预定量子科学实验的成功,使我国成为国际上率先完成三大量子通信实验的国家,标志着我国在国际量子通信领域达到了全面优势地位,为我国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础■【学生】聆听、思考■【教师】提出问题通过上述讲解简单说说你认为的量子信息是什么?■【学生】聆听、思考.回答问题■【教师】总结学生观点、介绍量子信息概念
一、量子信息是什么量子信息是一种由量子力学与信息技术相结合的新型技术,通过运用量子力学中的理论知识进行信息的采集、处理和传输■【教师】播放视频帮助学生进一步了解量子信息【多媒体】播放此链接视频■【学生】聆听、观看、思考■【教师】提出问题既然量子信息如此厉害,那么它的主要研究领域有哪些呢?■【学生】聆听、思考■【教师】结合教材254页视频量子计算机“九章”讲解量子信息的研究领域当下,量子信息存在众多细分领域,但总的来说,它主要致力于量子通信和量子计算两个方面1量子通信量子通信是利用量子叠加和量子纠缠进行信息传递的新型通信方式,它基于量子力学中的量子测量坍缩、不可分割、不可克隆二大原理提供无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证,主要分为量子密钥分发和量子隐形传念两种■【学生】聆听、思考■【教师】结合视频帮助学生进一步了解量子通信■【多媒体】播放此链接视频o/BVlS64ylx7ogfrom=searchseid=12210683444329657941■【教师】提出问题通过观看视频,想一想视频中将量子通信用到了哪个领域?■【学生】聆听、思考、回答问题2量子计算量子计算是一种利用量子力学基本原理进行计算的新型计算模式,主要研究方向为量子计算楣口量子算法从可计算性的角度来看,量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题,但从计算效率上看,由于利用了量子叠加效应,量子算法的计算效率要远高十传统计算机算法■【学生】聆听、思考■【教师】列举量子计算应用案例简单介绍L量子计算生物医药通过量子计算机模拟可以得到分子相互作用以及化学反应的原理,从而发现新材料,研制新型药物量子计算技术还可以对基因进行排序和分析通过大规模的分析和机器学习,它们可以帮助人们阐明基因的表达,以及具体的突变如何产生
2.重子计算航天航天量子计算机可用于解决航空航天工业中的问题,比如包括分类和分析卫星传输的图像,为飞机制造新颖、超耐用的材料等作为新一代信息技术,量子信息实现了7寸现有信息技术软硬件的优化和革新,突破了传统信息技术软硬件系统的极限,开辟了信息技术发展的新方向一旦量子信息获得广泛应用,人类社会将迈入一个全新的阶段因此,人们将量子信息的诞生称作〃第—次量子革命■【学生】聆听、思考■【教师】提出问题,给学生分组,让他们分组讨论
1.讨论量子计算与普通计算机计算以及超级计算机的区别通过师生的交流、讨论、反馈、矫■【学生】分组、思考、讨论正、总结,加深对知识点的理解,提■【教师】随机选择几组学生,让他们回答问题,阐述观点高学生思维、分析和总结能力课堂互动■【学生】阐述观点5min■【教师】点评学生的回答,并总结、巩固知识点评价修正通过形成性检测2min进行强化矫正■【学生】聆听、思考、记忆第二节课■【教师】播放视频、提出问题通过提问、讲解,问题导入■【学生】观看、思考、回答问题吸引学生关注,激lOmin■【教师】总结学生的发言,引入新课,带领学生了解价值互联发学生的学习兴趣通过讲解,让学学习新知生了解区块链与价■【学生】聆听30min值互联网和区块链的应用场景课堂互动通过练习题巩固■【教师】提出问题5min所学知识,加深■【学生】思考、回答问题对知识点的理解■【教师】布置任务进一步了解区块任务布置3min链■【学生】聆听、观看、思考、整理。