量子保密通信虛擬仿真實驗是華中師範大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：量子保密通信虛擬仿真實驗
- 建設院校： 華中師範大學
- 課程負責人： 吳青林
- 授課教師：李高翔、韓凌雲、唐一文、黃光明
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
子保密通信是量子物理與信息科學交叉融合的新興學科,是當前國際競爭的焦點領域之一。 美國、歐盟、日本和中國紛紛出台相關政策支持量子信息科學發展,以及量子信息課程教育和人才培養,我國在2021年將量子信息科學列入普通高校本科新增設專業。子保密通信是當前最接近實用的量子信息技術,在這樣的大背景下,開設量子保密通信實驗,實現本科教學和科研對接,對於實現培養有責任感和使命感、知識和技能並重型複合人才有重要意義。然而,由於實驗系統價格昂貴,實驗學時和實驗空間有限等因素,當前大多數高校無法開展量子保密通信實驗教學。因此,開設量子保密通信虛擬仿慎實驗非常必要。本實驗利用3D建模和數字互動技術,將實驗場景虛擬化,使學生不受時間和空間限制,獨立自主的完成實驗原理學習、光路搭建、子密鑰分發、一-次一 密等實驗內容 ,極大的拓展了實驗教學內容、教學時間和教學空間。
本實驗為2學時實驗項目,符合實驗教學規律。 豐富的實驗學習資源和詳細的實驗操作指導,使得實驗教學易組織、易實施，教學效果良好。實驗已納入教學大綱和人才培養方案,教學目標明確,堅持以學生為中心的教學設計理念,綜合運用多種教學方法,引導學生獨立自主的完成實驗,有助於培養科學探究思維和創新能力。
實驗內容屬於量子信息領域前沿技術,要求學生自主探索並完成量子保密通信過程,有一定的挑戰度。本實驗基於子保密通信實驗底層真實數據支撐,採用先進的3D仿真技術開發,真實還原實驗場景,使學生在高度逼真的虛擬環境下,開真實的實驗操作。在核心知識點和實驗操作.上,嚴格按照物理規律進行模擬,實驗操作和實驗現象的仿真度接近百分之百,達到“正確的操作得到正確的結果,錯誤的操作得到正確的錯誤結果”。實驗全程自動記錄、考核、評分,既減輕教師負擔又保證考核客觀一致。本實驗在量子密鑰分發虛擬仿真實驗的基礎上開發,該實驗已經在中國科大、武漢大學、武漢理工、中國地大(武漢)、武漢科大、湖北大學、湖北工大、沈航、內蒙古大學、瀋陽師大、廣東水電職院等多所高校推廠套用,在實驗空間人氣總排行及物理學科排行榜名列前茅,教學示範輻射作用明顯。
教學目標
本實驗的教學目標:
一、掌握 量子保密通信的基本原理
二、掌握BB84協定 量子密鑰分發流程
三、理解保證量子密鑰安全性的物理原理
四、了解密碼學的基本知識
五、掌握一次一密的數據加密解密方法
