認(rèn)識(shí)通信課程第15次課-第6章-量子通信內(nèi)涵6.3

-3-教學(xué)單元教案授課題目第15次課第6章_量子通信內(nèi)涵6.3教學(xué)時(shí)數(shù)2授課時(shí)間第15周教學(xué)目的與要求：1、了解量子隱形傳態(tài)通信的基本概念2、了解量子加密通信的基本概念3、了解量子計(jì)算的基本概念教學(xué)基本內(nèi)容：1、量子隱形傳態(tài)通信的基本概念2、量子加密通信的基本概念3、量子計(jì)算的基本概念教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：1、重點(diǎn)2、難點(diǎn)量子隱形傳態(tài)通信、量子加密通信、量子計(jì)算的概念教學(xué)方法：1、講授法：通過生動(dòng)語言直接向?qū)W生系統(tǒng)連貫地傳授知識(shí)的方法；2、啟發(fā)式教學(xué)法：充分利用多媒體效果，牢牢抓住學(xué)生的好奇心，啟發(fā)學(xué)生觀察分析，歸納總結(jié)；3、情景教學(xué)法：導(dǎo)入、講授新課時(shí)，注重創(chuàng)設(shè)一定情景，以便于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生思考；4、案例教學(xué)法：通過案例和故事引入，講解知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生更好地理解。教學(xué)方式：采用超星學(xué)習(xí)通互動(dòng)、課件展示、設(shè)備演示、黑板板書等教學(xué)手段。教學(xué)手段：故事化+案例化+理論一體的方法。老師課堂講解、討論、學(xué)生課后看書和網(wǎng)上資源自學(xué)，課堂提問了解學(xué)生掌握情況，課后交流進(jìn)一步了解學(xué)生實(shí)際接收知識(shí)的效果。1.知識(shí)設(shè)計(jì)本節(jié)課在整個(gè)課程中的地位：量子通信內(nèi)涵在本《認(rèn)識(shí)通信》課程中的地位為第15次授課。授課對(duì)象為202x級(jí)通信（本）n班。2.方法設(shè)計(jì)提出問題組織學(xué)生進(jìn)行討論；針對(duì)問題進(jìn)行詳細(xì)講解；添加課程思政元素；安全教育；課堂總結(jié)；布置作業(yè)。3.活動(dòng)設(shè)計(jì)添加師生互動(dòng)內(nèi)容、課程思政內(nèi)容、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)內(nèi)容、安全教育內(nèi)容。4.時(shí)間設(shè)計(jì)本課程教學(xué)過程中的各時(shí)間節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容處理：（1）提前到課堂準(zhǔn)備上課用到的PPT、現(xiàn)場(chǎng)或超星點(diǎn)名；（2）板書本節(jié)課內(nèi)容提要提醒學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中注意要點(diǎn)；（3）開課后進(jìn)入提問環(huán)節(jié)吸引學(xué)生注意，激發(fā)好奇心，通過學(xué)習(xí)通選取學(xué)生回答問題；（4）本節(jié)課知識(shí)介紹詳細(xì)介紹知識(shí)要點(diǎn)。（5）引入課程思政將專業(yè)知識(shí)介紹與學(xué)生政治思想素質(zhì)相結(jié)合；（6）引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)題目將本節(jié)知識(shí)內(nèi)容與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想相結(jié)合；（7）課堂總結(jié)回顧重溫所講主要內(nèi)容；（8）布置作業(yè)供學(xué)生課后復(fù)習(xí)和提高；教學(xué)過程：【引入：5分鐘】【核心內(nèi)容講解：80分鐘】【教學(xué)小結(jié)】：5分鐘理論講解75分鐘，課程討論，互動(dòng)和測(cè)試5分鐘。第14次課回顧1.區(qū)塊鏈的去中心化記賬方式2.區(qū)塊鏈的類型3.區(qū)塊鏈的架構(gòu)模型4.區(qū)塊鏈的非對(duì)稱加密技術(shù)5.區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制下面問題還有待解決：如何防止傳輸中的數(shù)據(jù)被人竊??？這些問題將在本次課中進(jìn)行探索。第6章憧憬奧妙無垠的未來通信6.16G時(shí)代的來臨6.2區(qū)塊鏈的來龍去脈6.3量子通信時(shí)代的來臨6.4人工智能時(shí)代的到來6.5掌控世間萬物的網(wǎng)絡(luò)6.3科幻般的量子通信通信的任務(wù)之一是對(duì)信息的安全傳輸。信息的安全傳輸體現(xiàn)在通信系統(tǒng)的終端、信道、節(jié)點(diǎn)各環(huán)節(jié)。區(qū)塊鏈利用去中心化解決交換節(jié)點(diǎn)的泄密問題。量子通信利用量子疊加態(tài)和糾纏效應(yīng)解決終端到終端間信息傳輸時(shí)出現(xiàn)的泄密問題。量子通信涉及的一是量子隱形傳態(tài)這是真正的量子通信，另一是量子密鑰分發(fā)解決的是通信加密技術(shù)。提出問題：討論11.什么是量子？2.什么是量子化？3.什么是量子比特？4.什么是量子糾纏?5.什么是量子隱形傳態(tài)?6.3.1量子隱形傳態(tài)通信具體講解：13頁見PPT8頁～PPT20頁。課程思政1一個(gè)電子有上旋和下旋兩種狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)入糾纏狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)電子的組合狀態(tài)變成只有一個(gè)處于上旋而另一個(gè)必然處于下旋或一個(gè)處于下旋而另一個(gè)必然處于上旋這兩種可能了。這反映的是事物在一定條件下的相互依存。就如同當(dāng)前的國(guó)際形勢(shì)：美國(guó)想要控制世界搞霸權(quán)，沒有底線地傷害各國(guó)人民的利益，迫使那些過去不相往來的國(guó)家，甚至有一些矛盾的國(guó)家為了共同的利益聯(lián)合起來，抵抗美國(guó)的剝削壓迫。提出問題：討論21.量子加密過程是實(shí)現(xiàn)的？2.什么是幺正演化？6.3.2量子密鑰分發(fā)實(shí)現(xiàn)的加密通信具體講解：15頁見PPT23頁～PPT37頁。6.3.3量子計(jì)算的夢(mèng)幻速度具體講解：6頁見PPT38頁～PPT43頁。安全教育在量子應(yīng)用中，對(duì)于怎么制造糾纏量子、怎么去實(shí)現(xiàn)分發(fā)、怎么完成信息翻譯等應(yīng)用過程，許多人的理解都是錯(cuò)誤的。誤區(qū)1：制備糾纏量子，就是一對(duì)一對(duì)地來造，造得越多，比特率越高。誤區(qū)2：制造糾纏量子只有尖端技術(shù)才能辦到，普通技術(shù)辦不到。誤區(qū)3：量子分發(fā)就是把一對(duì)一對(duì)具有糾纏的量子分放到兩地。誤區(qū)4：通過量子傳輸，所有信息的傳達(dá)不再受時(shí)間限制。誤區(qū)5：量子傳輸是利用二進(jìn)制原理，把“1”賦予一個(gè)量子，把“0”賦予與它糾纏的量子。誤區(qū)6：因?yàn)榧m纏量子只有正反兩個(gè)狀態(tài)，所以傳輸信息絕對(duì)精確。因此我們應(yīng)當(dāng)對(duì)量子技術(shù)有更深刻的認(rèn)識(shí)，不斷努力專研科技前沿技術(shù)，不能一知半解，誤人誤已。課程思政2在數(shù)學(xué)研究中，我國(guó)古代曾長(zhǎng)期處于世界領(lǐng)先水平，只是近代才落后西方國(guó)家。但近引些年我國(guó)的在計(jì)算機(jī)算力方面快速進(jìn)步，成功研制出76個(gè)光子的量子計(jì)算機(jī)“九章”，比世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度快100萬億倍，比美國(guó)53個(gè)光子的“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)快100億倍。這說明我國(guó)的科技能力正從學(xué)習(xí)跟進(jìn)變?yōu)轭I(lǐng)跑前沿。這進(jìn)一步要求同學(xué)們更加努力學(xué)習(xí)，以便在你們這一輩能繼續(xù)保持這一勢(shì)頭?！窘虒W(xué)小結(jié)】：5分鐘第6章憧憬奧妙無垠的未來通信6.3量子通信時(shí)代的來臨6.3.1量子隱形傳態(tài)通信6.3.2量子密鑰分發(fā)實(shí)現(xiàn)的加密通信6.3.3量子計(jì)算的夢(mèng)幻速度量子通信是從加密信息的密鑰著手，利用量子隱形傳態(tài)和量子密鑰分發(fā)，提供無法被竊聽和計(jì)算破解的絕對(duì)安全的通信保障。對(duì)量子相干疊加態(tài)和并行處理能力的應(yīng)用，導(dǎo)致高速量子計(jì)算機(jī)的誕生。補(bǔ)充內(nèi)容1、思政內(nèi)容2、安全教育思考題、討論、作業(yè)：13、什么是量子？14、什么是量子比特？15、什么是量子隱形傳態(tài)？16、什么是量子密鑰分發(fā)？17、3位量子存儲(chǔ)器可以同時(shí)存儲(chǔ)多位個(gè)數(shù)？參考資料（含參考書籍、文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)資料）：1、選用教材：陳金鷹編《認(rèn)識(shí)通信》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.72、參考教材：陳金鷹編《通信導(dǎo)論》（第2版），北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019.93、百度、知網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源教學(xué)后記：本次課是《認(rèn)識(shí)通信》的第十五次