物理學(xué)綜合課題：現(xiàn)代物理學(xué)大廈的根基“量子物理” 【高中組】

物理/量子物理

項(xiàng)目背景

如何理解“薛定諤的貓”的生死疊加態(tài)？如何看待日新月異的量子計(jì)算和量子傳感技術(shù)？自1900年普朗克首次提出量子概念之日起，量子科技就在各國政府、研究機(jī)構(gòu)、高科技公司、投資機(jī)構(gòu)的支持下不斷取得突破和發(fā)展：美國發(fā)起“國家量子計(jì)劃”將量子傳感、量子計(jì)算、量子通信列為三大戰(zhàn)略支持領(lǐng)域；歐盟啟動(dòng)“量子技術(shù)旗艦計(jì)劃”，制定量子通信、量子傳感、量子計(jì)算與量子模擬發(fā)展規(guī)劃；世界上各大高科技公司，包括Google、微軟、英特爾、騰訊、華為等，紛紛加入到量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的競(jìng)爭(zhēng)浪潮。現(xiàn)今，量子物理逐步廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、服裝、化妝品、食品、飲料酒水、茶葉、眼鏡、珠寶首飾等各個(gè)領(lǐng)域：量子能量美容棒、量子水杯、量子能量襪、家庭養(yǎng)生倉等新型產(chǎn)品層出不窮。項(xiàng)目將通過對(duì)迅速增長的光子和量子技術(shù)領(lǐng)域的介紹，幫助學(xué)生了解并掌握光子和量子技術(shù)。

項(xiàng)目介紹

項(xiàng)目從介紹激光的產(chǎn)生及激光在量子技術(shù)中的作用入手，以原子磁力計(jì)、原子干涉儀和原子芯片為具體實(shí)例，詳細(xì)介紹重要量子技術(shù)。項(xiàng)目還將探討量子計(jì)算和量子密碼學(xué)，分析量子技術(shù)的各種應(yīng)用場(chǎng)景。學(xué)生通過項(xiàng)目可以對(duì)量子技術(shù)在生活、醫(yī)學(xué)、信息等領(lǐng)域的應(yīng)用有更為深刻的認(rèn)識(shí)。在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，學(xué)生將對(duì)不同領(lǐng)域下的量子技術(shù)進(jìn)行分析探討，提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

個(gè)性化研究課題參考：

用于生物醫(yī)學(xué)的量子技術(shù)

磁腦成像量子技術(shù)

石油和天然氣工業(yè)的量子技術(shù)

腦機(jī)接口量子技術(shù)

磁心造影量子技術(shù)

量子計(jì)算

適合人群

高中生

AP、IB、A-Level物理方向，希望修讀物理學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)、光學(xué)、量子力學(xué)、光電信息科學(xué)與工程等專業(yè)或者希望修讀相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；學(xué)生需要具備粒子、波動(dòng)等基礎(chǔ)物理知識(shí)。

導(dǎo)師介紹

倫敦大學(xué)學(xué)院終身正教授

Ferruccio導(dǎo)師現(xiàn)任倫敦大學(xué)學(xué)院物理學(xué)終身正教授。導(dǎo)師于2003年加入倫敦大學(xué)學(xué)院，1993年于比薩大學(xué)獲得物理學(xué)碩士學(xué)位，1998年于格拉茨技術(shù)大學(xué)獲得博士學(xué)位。隨后，他在德國漢堡大學(xué)和法國巴黎高等師范學(xué)校進(jìn)行了長達(dá)5年的研究工作，獲得了“Habilitation a diriger des recherches”（研究指導(dǎo)·大學(xué)教授）資格。 導(dǎo)師在倫敦大學(xué)學(xué)院帶領(lǐng)學(xué)生研究冷原子物理和量子傳感技術(shù)，截止目前，已經(jīng)在國際知名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文超過120篇。

任職學(xué)校

倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）創(chuàng)建于1826年，位于英國倫敦，是一所享譽(yù)世界的綜合研究型大學(xué)，英國G5名校，羅素大學(xué)集團(tuán)成員。UCL在2021年QS世界大學(xué)排名位列第10、英國Top 3。學(xué)校誕生了英國首個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)系。經(jīng)濟(jì)研究處在世界公認(rèn)的領(lǐng)先位置。根據(jù)REF（英國高校科研實(shí)力評(píng)估系統(tǒng)）發(fā)布的評(píng)估結(jié)果，UCL的經(jīng)濟(jì)學(xué)綜合實(shí)力位居英國首位，69.7%的研究成果被評(píng)為世界領(lǐng)先。

項(xiàng)目大綱

激光和光子學(xué) Lasers and photonics

量子技術(shù)：原子磁力計(jì) Quantum technologies: atomic magnetometers

量子技術(shù)：原子干涉儀 Quantum technologies: atom interferometers

量子技術(shù)：原子芯片 Quantum technologies: atom chips

量子密碼 quantum cryptography

項(xiàng)目回顧與成果展示 Program review and presentation

論文輔導(dǎo) Project deliverable tutoring

時(shí)間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時(shí)

學(xué)術(shù)報(bào)告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級(jí)別索引國際會(huì)議全文投遞與發(fā)表（可用于申請(qǐng)）

結(jié)業(yè)證書

成績單

全球最大教育評(píng)估認(rèn)證組織Cognia（原AdvanceED）及 College Board權(quán)威認(rèn)證高中學(xué)分