量子通信物理论文参考文献

将物理学与日常生活联系起来 “新课改源于所有不愿意看到学生们在题海中苦苦挣扎的教师们的呼唤，是教师们的理想。但理想和现实之间是有距离的，这段距离间需要老师们脚踏实地去踏出一条路。新课改是源于许多教师大胆尝试出的优秀课的实践经验，所以它并不遥远。” 新教材：给学生学习提供更大选择空间 高中课改物理教材分为选修课和必修课两部分。选修课分为三个系列，“系列1”主要强调物理学的来源、意义和物理学使中人文内容，体现了学科的文化价值，在科学思想方法教育的同时渗透人文教育。“系列2”重于知识在实际上的应用，属于技术系列。“系列3”中既有系统的基础知识，同时也强调了物理学的文化价值以及在实践中的应用，多适用于理工类的学生。 在三个系列中，学生可以在各个系列间跳跃选择模块去学习，这样的设置给学生更大的选择空间，符合学生个性化学习的需求。“但是由于高考的形式所限，一般是文科选系列1、理科选系列3,随着高考的不断完善，学生的选择会更灵活。”王雁老师这样认为。 新课堂：物理学将与日常生活联系起来 物理教材的变化，教学也将随之变化。王雁老师以讲“匀变速直线运动规律的应用”课时的课堂情景为例子， 首先给学生放映了一段两辆汽车追尾的事故现场录像。“同学们猜猜看，造成追尾的原因可能是什么？”老师的提问，挑动起学生的兴趣。“肯定是司机睡着了！”“一定是超速驾驶！”同学的回答各有千秋。王老师再从汽车追尾事故的原因开始，让学生分析同学提出的几种可能：疲劳驾驶、刹车失灵等，再引导学生就位移、速度、加速度、时间之间的关系进行讨论。利用所学规律得出新的结论，并与交通法律和学科技成果“防撞器”相联系，将物理知识与生活紧密联系。 由此可见，新教材在教学上更利于落实“三维教育目标”，即知识与技能、过程与方法、情感态度价值观，突出了物理学的思维方法，让物理学源于生活走向实际，更多加大了理论与实际的联系，使学生对这门看似枯燥的科目产生极大的兴趣，调动学生的学习积极性。 另外，在新课本中还更多地引入了现代科技成果，如卫星定位系统就体现了物理教学的时代性。同时，这样的例子贴近学生的生活实际，便于学生理解。新教学：强调自主探究却不能形式化 新课程理念指导下的教学实施过程应是自主探究、合作交流和师生互动的过程。王老师认为，自主探究是源于一个问题，调动学生思维，解决问题的过程，在这个过程中要体现物理学方法的教学。“凡是学生自己能看明白的，老师就不该讲；凡是学生自己能得出结论的，老师就不该告诉；凡是学生自己能动手去做的实验，老师就不该代替学生去演示。”这是王老师对教学的一种看法。其实，探究过程不一定非有实验。从原知识通过推理得出新结论的过程也是探究。另外，验证结论也体现探究，寻找从出发点到终点的路径也可以是探索。非重点知识，也可以进行探究，因为教学目标不在是一维，过程与方法也是教学的重点。

量子隐态传输和量子密钥分发是非常重要的通信方案，这些技术的实现离不开量子纠缠。制备和分发纠缠态，面临的一大重要挑战是避免量子退相干。所谓的量子退相干，是指由量子系统与周围环境或者实验装置相互作用而导致系统变为非相干态。

事实上，在长程通信中，现实环境是会干扰观测系统的，出现退相干现象，这使得系统的纠缠模式逐渐消失，那么信息的传递就失败了？补救的方式之一是——纠缠纯化：具体地说，我们得到的一系列纠缠态，由于环境影响都存在不同程度的退相干，也就是混态，我们将其称为混态系综，从这个混态系综里面找一个子系综（注意不是子系统），这个子系综是“纯度”较高的纠缠态。

还有一个听起来很相似的概念——纠缠浓缩，是指从非最大纠缠纯态中提取最大纠缠态的过程，请注意这个概念是针对纠缠纯态而言的；利用纠缠纯化和纠缠浓缩可以帮助实现安全高效的量子通信；那么它们的衡量方式就是获得尽可能高的保真度；

所以，我们需要高保真的量子纠缠来保证信息的传输质量。为了降低环境对纠缠态的影响，我们又需要纠缠纯化技术。

那么光有纠缠纯化、浓缩技术，还是不够的。我们知道，量子通信的“实物载体”是光子，光子是目前已知的，与环境耦合作用最弱的粒子之一，这一特性使得它成为信息传输的理想载体。光纤通信中，传输过程仍然存在损耗，且距离越长损耗越大。科学家们提出量子中继。简单地说，将远距离传输划分为多个短距离传输，每一段的中间用量子中继连接，解决信号衰减问题。量子中继、纠缠纯化等诸多技术的配合，才能解决长程量子通信等棘手的困难。

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参考文献：

【1】张永德.量子信息物理[M].北京：科学出版社，2005.

【2】Bennett C H, Bernstein H J, Popescu S, Schumacher B. Phys. Rev. A, 1996, 53: 2046.

【3】Bennett C H, Brassard G, Popescu S, Schumacher B, Smolin J A, Wootters W K. Phys. Rev. Lett., 1996, 76: 722.

封面引用：

物理学是人类对物质世界基本认识的结晶，是人类探究物质世界实践经验的概括和总结物理学的基本使命是认识物质世界，并以概念、规律、方法、理论等形态，客观反映物质世界，以正确地揭示物质世界现象和过程的本质。物理学作为一门探索物质结构和物质运动基本规律的科学，是公认具有基础性和应用性的重要学科。物理学作为一门成熟的科学有着巨大的物质价值，物理知识可以被转化为技术和产品，对人类的物质生活产生深刻的影响。众所周知，从17世纪至18世纪，牛顿力学和热力学对机械工业，尤其是热机的发展起了巨大的推动作用；19世纪，不断发展的经典电磁理论，促进了工业电气化和无线电通信的发展；20世纪上半叶，随着相对论和量子力学的创立，人类的认识深入到原子和原子核内部，人类开始进入了核能时代和信息时代。此外物理学还有着丰富的精神价值：物理学的发展深深地影响着人类的思维方式和认识方式；物理学和哲学有着密切的关系，辩证唯物主义的产生和发展，从物理学中汲取了许多“营养”；物理学与数学在形成和发展过程中共同建立起来的“实验方法”、“逻辑方法”和“概念方法，，在科学研究中得到普遍的应用，成为科学方法论的三大支柱。因此，物理学对人类文明进步做出了积极的贡献，成为当代人类文化的一个重要组成部分。