摘要。量子信息作为一种可行技术的兴起需要适当的教学课程来为未来的劳动力做好准备。量子信息的基础关键概念涉及量子力学的基本原理,例如叠加、纠缠和测量。为了补充向新兴劳动力教授量子物理的现代举措,需要实验室经验。我们开发了一套量子光学实验课程,以教授量子力学基础和量子代数。这些实验室在桌面上提供光学元件的动手实验。我们还为教师创建了课程材料、手册、教程、零件和价格表。仪器的自动化提供了远程使用仪器的灵活性,并允许更多学生通过单一设置进行访问。
摘要:本文介绍了远程同步普通化学实验课程的开发情况,该课程于 2020 年秋季学期向 800 名学生提供。该课程的设计目标与我们的线下实验课程相似,并采用由教师、教职员工和研究生助教团队开发的化学试剂盒。这些试剂盒通过大学书店的租赁计划分发,为学生提供了在家中或宿舍中进行动手实验的机会。为了创建远程实验课程,该团队协商了后勤和课程问题,例如寻找昂贵的精密玻璃器皿和仪器的替代品、增加让学生在线参与的策略、减少实验的化学危害以及鼓励远程工作的学生建立安全文化。与普通化学实验室计划相关的助教教师专业发展研究生课程也通过包含与理解远程学习环境相关的主题而得到增强。在重新设计远程授课实验课程时,我们开发了新的实验(例如校准),引入了新的参与策略(例如徽章),修改了几个实验(例如反应热),包括基于 Arduino 的光谱仪(例如可见光谱和脉搏血氧仪),并提供了新的学生支持(例如随叫随到的助教)。收集调查数据以评估学生对动手活动的评价、同步助教帮助的存在、徽章体验、实验课程的价值以及在疫情期间参加实验课程所面临的挑战。关键词:高中/化学入门、本科一年级/普通、课程、实验室指导、远程学习/自学、动手学习/操作、互联网/基于网络的学习、实验室管理、助教培训/指导■简介
1 量子比特和纠缠 2 1.1 量子比特状态的特征. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2 EPR 佯谬与贝尔不等式 . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1 EPR 佯谬 . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.2 Bell 不等式与 CHSH 不等式 . . . . . . . . . . . . 8 1.3 密度算子 . . . . .................................................................................................................................................................................................................................12 1.3.1 定义和一般特征 .................................................................................................................................................................................................12 1.3.2 密度算子的应用 .................................................................................................................................................................................................13