中新社合肥7月14日电(记者 科技观察员)在安徽合肥的量子实验室里,一群中学生正用激光笔"绘制"出爱因斯坦纠缠态——这不是科幻电影场景,而是中国科学技术大学最新研制的"祖冲之号"光量子教学仪带来的教学革命。这款全球首台面向基础教育的量子实验设备,正在把曾经遥不可及的量子力学,变成触手可及的课堂游戏。
一、颠覆认知的"魔法教具"
这台形似智能咖啡机的白色装置,集成了中国科大在量子光学领域20年的技术积累。与传统教学仪器不同,它的核心是仅有指甲盖大小的氮空位色心芯片,却能演示量子叠加、量子纠缠等七大核心现象。
"就像把国家实验室的精密设备‘降维’到中学课堂。"项目负责人潘建伟院士团队的李传锋教授介绍,设备采用独创的"三明治"结构:上层是傻瓜式操作界面,中层是模块化实验平台,底层则是与"祖冲之号"量子计算机同源的调控系统。最令人称奇的是其"误差自修正"功能,即使学生操作失误,系统也能自动保持量子态稳定。
二、让量子力学"落地生根"
在合肥八中的试点课堂上,记者目睹了神奇一幕:高二学生用平板电脑操控仪器,仅用3分钟就完成了当年让爱因斯坦困惑的"幽灵般的超距作用"实验。两组处于纠缠态的光子,隔着1.5米距离依然保持同步变化,引得学生们惊呼连连。
"这彻底改变了‘黑板量子力学’的教学困境。"物理教研组组长张敏表示,传统教学只能靠公式推导,现在学生能亲眼见证量子隧穿效应——就像观看微观世界的"穿墙术"。更难得的是,设备配套的AR教程把晦涩的狄拉克符号变成了会跳舞的卡通粒子。
三、中国智造的"量子种子"
该设备研发历时5年,突破三大技术瓶颈:将实验室级制冷系统简化为风冷设计、用光纤替代真空管道、开发出成本仅为科研设备万分之一的单光子探测器。目前已有德国马克斯·普朗克研究所等国际机构提出采购意向。
"我们要播撒量子科技的星星之火。"中科大副校长杜江峰院士透露,首批1000台教学仪将捐赠给革命老区学校。配套开发的"量子少年"在线平台,更提供远程实验共享功能,云南山区的学生也能操控合肥本地的量子设备。
这款定价8.8万元的教学仪,相当于传统大学科研设备的千分之一。其背后是23项专利构成的"技术护城河",包括全球首创的量子态可视化编码技术。正如参与测试的盲
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