面向深度学习的大学物理学习评价——以大一学生解决某一力学问题为例

赋分评价法常被教师用于大学物理课程的学习质量评价,随着深度学习理论的发展,该种方法的适用性值得思考.而SOLO(Structure of the Observed Learning Outcome,即“可观察的学习成果结构”)分类评价将学生在解题过程中的思维能力分为5个层次,深度学习理论将这五个层次分为深度和浅层两种学习水平.基于SOLO理论,本研究对大一学生解决某一力学问题时的思维能力进行分类,并对其学习的深度进行评价,再与赋分评价法进行比较,发现SOLO分类评价不仅有明确的等级评定和详细全面的评价,还可通过可视的思维结构直观地测量学生达到教学目标的程度和学习的深度,因而更具科学性和可观察性,更适用于深度学习评价.     

低维黑磷的合成及其抗氧化研究

二维黑磷（2D-BP）和黑磷量子点（BP-QDs）等低维黑磷材料在结构和光电性能方面表现出巨大的潜在应用价值,但其仍面临着合成不可控和抗氧化性差等问题。通过引入微波法实现了低维黑磷的简便、低成本合成;研究了微波退火温度和退火时间对低维黑磷结构、形貌和光致发光性能的影响;通过原子层沉积法在BP-QDs样品表面沉积氧化铝（Al₂O₃）保护层,研究了Al₂O₃薄膜厚度对BP-QDs抗氧化性的影响。结果表明：随着微波退火温度的增加,量子点尺寸逐渐减小,光致发光发射峰出现蓝移,这说明反应温度会影响材料的尺寸,进而影响其带隙和光致发光特性;当微波退火时间持续增加时,黑磷纳米片被逐渐剥离并形成BP-QDs;当微波退火温度和时间分别为250℃和4 h时,BP-QDs分布均匀且尺寸更小;随着Al₂O₃膜厚的增加,保护性能越来越好;当Al₂O₃薄膜厚度为20 nm时,BP-QDs在空气中的抗氧化性最佳。     

Performance of passive decoy-state quantum key distribution with mismatched local detectors

In quantum key distribution(QKD),the passive decoy-state method can simplify the intensity modulation and reduce some of side-channel information leakage and modulation errors.It is usually implemented with a heralded single-photon source.In Wang et al 2016(Phys.Rev.A 96032312),a novel passive decoy-state method is proposed by Wang et al,which uses two local detectors to generate more detection events for tightly estimating channel parameters.However,in the original scheme,the two local detectors are assumed to be identical,including the same detection efficiency and dark count rate,which is often not satisfied in the realistic experiment.In this paper,we construct a model for this passive decoy-state QKD scheme with two mismatched detectors and explore the effect on QKD performance with certain parameters.We also take the finite-size effect into consideration,showing the performance with statistical fluctuations.The results show that the efficiencies of local detectors affect the key rate more obviously than dark count rates.     

一种基于标记单光子源的态制备误差容忍量子密钥分发协议

在实际量子密钥分发系统中,由于设备、器件存在缺陷,在量子态制备过程中往往存在误差,而这些态制备误差会导致一定的系统安全性漏洞.本文在Tamaki等(Phys. Rev.A 90 052314)的工作基础之上,提出了一种基于标记单光子源的态制备误差容忍量子密钥分发协议.本文将发送端制备态误差进行参数刻画并带入量子密钥协议安全性分析之中,避免了实际应用中由于态制备装置的不理想可能引入的安全性漏洞,提高了系统的安全性.同时,为了方便起见,本文采用三强度诱骗态方案开展建模分析与数值仿真计算.仿真结果显示,本文提出的协议对态制备误差具有很好的鲁棒性.同时,由于标记单光子源具有真空脉冲概率低的优点,与此前基于弱相干态脉冲的同类协议相比,我们的协议在传输距离较远时能够显示出更优的性能.因而,该工作有望为未来发展长距离量子保密通信应用与研究提供重要的参考价值.     

基于指示单光子源的量子密钥分配协议

主要介绍了量子光源,尤其是指示单光子源在量子密钥分配(QKD)中的应用,提出了一种新的基于指示单光子源的不依赖于测量装置的量子密钥分配(MDI-QKD)方案。与现有的其他方案,如弱相干态方案相比,该方案具有安全性好,密钥提取率与安全传输距离都显著提高等优点。因而,该方案在未来的量子密钥分配实用化进程中具有广阔的发展前景。     

Improving the Performance of Practical Decoy-State Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution with Biased Basis Choice

Statistical fluctuations are unavoidable in realistic quantum key distribution (QKD) due to finite-size effect. Based on the four-intensity proposal on measurement-device-independent QKD (MDI-QKD) in [Phys. Rev. A93 (2016) 042324], we particularly analyze the scenario that only three intensities are used, namely a three-intensity decoy-state MDI-QKD with biased basis choice. After performing full parameter optimization method, simulations results demonstrate that this scenario can obtain distinct enhancement compared with the conventional unbiased threeintensity decoy-state method, e.g. Xu et al.’s [Phys. Rev. A 89 (2014) 052333]. Furthermore, results also show that it works more efficiently by using HSPS than using WCS at longer transmission distance.     

基于回归决策树的测量设备无关型量子密钥分发参数优化

量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)结合一次一密的加密方式,可以实现无条件安全的量子通信.双场(twin-field,TF) QKD和测量设备无关(measurement-device-independent,MDI) QKD具有较高的安全性,同时适合构建以测量端为中心的网络,具有广阔的应用前景.但在实际应用过程中,参数配置对QKD性能有着极大影响,而实际场景中存在着用户数量大、位置距离中心站点非对称、并且用户大部分处在实时移动中的特点.面对上述实时的参数配置需求,传统的参数优化方式将无法满足.本文提出将监督机器学习算法应用于QKD参数优化配置中,通过机器学习模型预测不同场景下TF和MDI两种常用协议的最优参数.将神经网络、最近邻、随机森林、梯度提升决策树和分类回归决策树(classification and regression tree,CART)等监督学习模型进行对比,结果显示CART模型在R²等回归评估指标上均有最优表现.在随机划分训练组、验证组情况下,预测参数的密钥率与最优密钥率比值的均值在0.995以上;在“超精度”...     

煤灰在不同气氛下熔聚行为的研究

本文选用了四种不同成分的煤灰,在不同比例的CO 和CO_2混合气及空气下进行了灰的熔聚试验。结果表明,煤灰在低于变形温度前,已形成具有相当强度的熔聚物。用转鼓指数较好地表徵了熔聚物的熔聚程度。在CO:CO_2=60:40气氛下测得的熔聚特徵温度比在空气下的低80—200℃。改变气氛中的CO 与CO_2的比例时,熔聚特徵温度变化不大。本文还对不同温度下形成的熔聚物用X-射线衍射分析,观察其物相变化趋势。     

用于F—T合成的超细粒子催化剂及其制备化学

为提高F-T过程的汽油收率,本研究开发了一种新型工艺过程,即由合成气先转化为低碳烯烃,再将烯烃在HZSM-5分子筛上转化为高辛烷值汽油。利用超细粒子并选用适当的助剂提高了F-T过程的反应活性,选择性和热稳定性。考察了几种前躯物及助剂Mn,Zn,Mg对F-T合成的影响。由实验结果确认采用Fe/Mn草酸复盐作前躯物,经超细化处理后制得的8805催化剂活性高,选择性好,几项主要指标均已超过国内外同类催化剂水平。