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高級中等學校組

真實量子運算中的錯誤與修復:Qiskit 的噪聲模型與錯誤更正實驗

本研究旨在探討量子計算中由噪聲引發的兩種主要錯誤:位元翻轉錯誤(Bit-flip Error)與相位翻轉錯誤(Phase-flip Error)。我們首先利用 IBM Quantum 平台,透過即時模擬與圖像化操作,建構了一套重複更正碼系統,展示量子糾纏在錯誤校正中的應用。然而,當我們將錯誤更正碼送至真實的量子電腦運算時,發現額外的噪聲干擾使得錯誤更正碼的效率受到影響。因此,我們參考了 IBM 官方網站的資料,並結合在真實量子電腦上獲得的結果,使用 Google Colab 打造了一個最接近真實情況的噪聲模型,利用錯誤參數量化、分析真實量子電腦的出錯情形。

可以拉~絲嗎?市售鮮乳殺菌條件及拉伸溫度對莫札瑞拉起司之影響

本研究以四種不同殺菌條件之市售鮮乳試製莫札瑞拉起司,並與生乳進行比較,結果顯示僅RM65 組和HTST 72組成品具拉伸延展性,且RM 65組具顯著最高的製成率和含水率、顯著較低的TPA最相近;後續再以不同拉伸溫度為變因對瑞穗極制鮮乳所製之起司進行品質探討,發現其製成率隨拉伸溫度上升而下降、硬度值和截切值則隨拉伸溫度上升而增加,其中以65℃進行拉伸的組別擁有較佳的製成率、外觀顏色、柔軟度和拉伸延展性,可做為一般民眾在家自製莫札瑞拉起司時可輕易取得之乳源,期能為受紐西蘭乳零關稅衝擊的國產鮮乳開發創新產業出路,朝向多元發展,為本土酪農產業鏈注入新動能。

光致變色螢光席夫鹼之合成及特性研究

合成亞胺化合物,抽充法容器除水除氧、分子篩乙醇除水及減壓蒸餾純化苯胺、克勞修斯方程估算蒸餾溫度。TLC偵測純度、計算Rf值並比較各結構極性。UV圖知SA於pH=6在383nm具吸收峰,酸化至pH=4則藍移至326nm,時間掃描測試證明SA酸鹼型結構轉變為瞬間快反應,計算定溫下K值,Van't Hoff圖求ΔH、ΔS,由ΔG負值證明SA酸化為自發反應。各結構λmax次序知芳香環對位助色團共軛延伸及化學反應性優於間位。聚集態時SA及SB2因抑制分子內旋轉螢光增強為AIE效應, SB1因π-π堆積為ACQ效應,各因素競合作用勝出者決定螢光強度,以X ray解晶結構確認內氫鍵的存在,導致SB1與SB2螢光發色相反的結果;合成錯合物Ca-L1及Zn-L1,不同pH下顯色具明顯差異並探討原因,以開發自製螢光pH試紙。

擺撞協奏曲:相位完美節奏—Lato Lato運動機制之研究

本研究探討Lato-Lato與物理機制相關的系統:在一根繩子的兩端各懸掛一顆球,並將繩子的中點固定在一個能夠垂直振動的支點上。當支點以一定的頻率和振幅進行振動時,系統最初表現為規律的單擺運動,但隨著振動條件的改變,球體間逐漸發生碰撞,並開始出現能量累積現象,導致整個擺動幅度顯著增大。本研究從直觀的實驗觀察和嚴謹的數據分析兩個角度入手,通過設計精密的實驗裝置和採集詳細的運動數據,深入探討這一現象背後的機理。我們著重研究了碰撞過程中能量與動量的轉換,以及振動頻率、振幅、繩長與球重等參數如何影響系統的運動狀態。最終,我們提出了調整支點振動相位以實現最佳能量傳遞效率的方案,為未來相關工程應用提供一些新的思路與參考。

鳳凰木對大花咸豐草的相生相剋研究

本研究利用鳳凰木相剋物質,探討其對萵苣與大花咸豐草種子萌發及生長的影響,期望發展天然除草劑。研究動機來自於外來種大花咸豐草入侵嚴重威脅農業生態,本研究採用甲醇萃取、相剋物質粉末及葉片枝條粉末,透過室內培養與田間試驗,評估不同濃度對發芽率、胚軸、胚根及植株生長的影響。結果顯示,鳳凰木萃取液(1~5%)顯著抑制兩種植物的萌發,粉末處理則提高植物死亡率。本研究選取鳳凰木主要相剋物質試驗,綠原酸與鞣花酸抑制效果最佳,槲皮素較弱。研究指出,酚酸類為主要抑制因子,具備萌前與萌後的雙重抑制效果,其中萃取液與粉末可抑制萌發,而粉末分解後可能釋放養分促進後期生長,為天然除草劑的開發提供新思路。

割而不捨─正多邊形與任意多邊形的平方重塑

此次的研究,我們著重在切割法的探討與延伸,先研究正n邊形藉由「長方形切割法」與「三角形切割法」成為正方形,在過程中發現問題並分類探討,最後證明一定能切割成正方形,並且計算兩方法完成後的切割塊數。接著研究邊長相等的正n邊形與正 (n+1)邊形,後者利用前者已切割出的正方形,將多餘的部分切割重組,填補成新的 大正方形,建構出遞迴切割的關係。最後發想出等面積三角形置換切割法,並透過此方法來完成任意凸多邊形切割重組成正方形。再進一步研究任意凹多邊形,研發出優角角平分線切割法,將凹多邊形完全切割成數個凸多邊形後,再重組成正方形。

以特徵點主導之圖像輪廓分段貝茲曲線擬合與節點簡化系統

本研究提出一套基於貝茲曲線的手寫圖形向量化系統,透過自動節點擷取與分段擬合機制,在降低點位數的同時維持高度幾何保真,本研究整合了自創的線段向量與曲率特徵處理演算法(SVCFP)能自動分割手繪筆劃並擷取關鍵節點,搭配最小平方法(LSM)進行高效貝茲曲線擬合,整體流程建置於網頁互動介面,可即時繪圖並獲得向量化結果。研究結果顯示,相較於傳統工具,本研究在控制點數上平均減少約84.6%,最高可達90.8%壓縮比,同時僅犧牲較少精準度情況下(BMND分數平均變動約 28~36分),仍能保持流暢準確的輪廓重建 ,亦適用於大量或即時處理情境,如數位手寫輸入、字型設計與圖形分析等,為圖形向量化提供一種高效率、低冗餘、視覺保真且實用價值高的解決方法。

「拿」麼厲害—綠拿鐵的最佳配方與抗氧化能力研究

本研究比較不同綠拿鐵配方的抗氧化能力,並結合盲測評估消費者接受度。首先,以地瓜葉為主體,使用氧化還原滴定與分光光度儀測定,發現分光光度儀更準確且效率高,因此後續皆採用分光光度儀進行抗氧化能力測定。我們選用菠菜、青江菜、冰花、地瓜葉、香蕉、奇異果、鳳梨、蘋果及芭樂,進行單一蔬果與四十組配方測試,並選出抗氧化能力較佳的前五組與市售綠拿鐵進行盲測。結果顯示,市售綠拿鐵抗氧化能力明顯低於新鮮現打綠拿鐵,但因為糖度較高而獲得消費者較佳的口感評價,顯示美味與健康效益不一定成正比。研究中發現菠菜、青江菜、冰花 、香蕉、奇異果及菠菜、青江菜、冰花、香蕉、鳳梨這兩組配方在抗氧化力與口感評比中表現最 亮眼。

拍音型駐波與雙聲源肯特管的印證

兩振幅相同,頻率非常接近的聲波,反方向進行干涉,所形成具有駐波與拍音雙重特性的合成波。我們稱之為「拍音型駐波」。我們使用三角函數的和差化積分析其數學性質,預測其行為,並使用程式模擬合成波波型。 為了觀察聲波,先進行普通肯特管的研究,對照文獻,了解保麗龍球的行為。最後擴充為雙聲源肯特管,使用MATLAB撰寫雙聲道聲波程式,準確控制2個聲源的音量、頻率與相位,頻率差可以達到0.01Hz,成功驗證拍音型駐波的性質,並發現其可在介質中有效推動粒子,具有潛在的工程學應用價值。

誰說的才算數?資訊來源對媒體識讀的影響-以名言、科學、健康為例

本研究探討資訊來源對媒體識讀的影響,聚焦於名言、科學、健康的資訊混淆現象。透過 ChatGPT 篩選語句、Google 搜尋分析、問卷與訪談,檢視大眾對資訊出處的辨識與反應。兩份問卷以網路社群媒體為發放平台,分別有244和115人填答,平均年齡30和34歲,性別分布平均。結果顯示,多數受試者受名人光環與權威效應影響,提升信任與引用意願。 在名言佳句方面,50%受訪者重視語意勝於作者,亦有80%~100%的受訪者在發現錯誤出處後降低對資訊來源的信任。而在科學、健康資訊方面,儘管有55.93%的受試者「經常」及「總是」查證,但仍有57.60%曾分享錯誤資訊。研究建議應強化媒體識讀教育,結合查證技巧與批判思考,提升公眾對資訊真偽的辨識力。