早在 2017 年,美国国家标准与技术研究所 (NIST) 就启动了一项公开流程,以选择抗量子的公钥加密算法进行标准化。他们意识到公钥基础设施对于数字信任至关重要,可以保护从网络连接和电子邮件到数字签名文档和代码的一切。目前采用的非对称加密算法依赖于数学上具有挑战性的问题,例如对非常大的数字进行因式分解,这对于当前的计算机来说在计算上是困难的。传统计算机需要数年时间才能破解这些算法。一台足够强大的量子计算机可以利用其处理多个同时状态的能力,在几分钟内解决这些困难的数学问题。NIST 的目标是建立一个基于更难的数学问题(例如格密码学)的新标准,这些问题对于传统计算机和量子计算机来说都是困难的。需要明确的是,量子安全算法本身不需要量子计算机;当它们变得足够强大时,它们可以防止利用量子计算机的攻击。
理论背景由于其抽象性质和脱离古典物理原则的偏离,学生在高中学习QP(HS)方面表现出困难[例如,1]。先前关于困难的研究主要依赖于调查,访谈和解决问题的练习来诊断基本困难[例如,1,2,3]。这项研究研究了师生的教师和学生 - 学生的互动是很少见的,尤其是作为识别学生困难的工具,尽管存在这种工具[例如4]。此外,研究在识别HS中QP的某些核心主题的困难方面很少,例如叠加,波粒子偶性,纠缠和双缝实验。教育环境是基于学科文化(DC)方法[5]的课程。