物理與天文學科

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。

本研究以堅固的圓形筒套上氣球膜或是奶粉蓋後，貼上鏡片反射紅光，觀察不同振動頻率下的光線圖案。本研究的實驗方法，能初步解決氣球膜不易觀察共振模態的問題，並在過程中發現，反射光的圖案多數是呈現直線的，推測可能是同心圓共振膜態反饋的結果。

本研究整合光介電泳(Optically-induced dielectrophoresis；ODEP)與微流體技術，通過修改微流體晶片內的光照圖案光照強度、角度來改變作用於微粒的ODEP力強度與角度，並透過層流流體控制來嘗試實現三種不同半徑(5.8μm、 10.8μm與15.8μm）塑膠微粒的自動化分離與收集。

本研究透過實驗探討橢球形氣球與圓柱形氣球在受力狀態下長軸與短軸伸長量的差異。基於圓柱形氣球所建立的理論與公式，本研究針對橢球形氣球的形狀進行修正，以更精確描述其變形行為。因此設計了兩組實驗。實驗一施加不同負載，測量長短軸的伸長量，分析負載對氣球變形的影響，並與理想圓柱體做比較。實驗二在氣球外包覆編織網，觀察編織網對氣球在不同負載下伸長量的作用。通過比較兩組實驗結果，研究負載與編織網對氣球長短軸伸長的影響，進一步推導出相關的數學關係式。此關係式能有效描述氣球在不同形狀下的變形行為，為氣壓驅動柔性致動器提供更完善的模型，能提升實際應用中的控制精度與效能，促進其在機械、醫療器械等領域的發展與應用。

入射界面活性劑滴第一次觸碰水面時可能直接入水，也可能不會穿透，形成水珠，但在高度較高而使其產生液柱之後再次掉落時，某些情況會產生反泡泡，本實驗將探討其發生條件。並且研究反泡泡在水中的運動情形。首先，我們設計並建立了一套穩定產生反泡泡的裝置，以確保其生成的可控性與重現性。其次，我們透過調整內部液體的密度，探討內部液體密度對反泡泡運動情形的影響。另外我們利用生成大量反泡泡使他們發生碰撞並探討其運動方程式。

本作品藉由邊界層氣流下手，主要探究邊界層層流區之平均厚度（δ）對平面介面粗糙度（Ra）的變異程度（σ），並找到Ra、雷諾數（Re）對σ的預測公式，讓σ的研究更實用。不同於多數研究邊界層氣流的作品 採用導入煙霧的方式，通過煙霧的運動軌跡了解氣流的模式、結構。本作品在捕捉邊界層氣流時採用紋影技術，且在分析時結合紋影技術讓氣流可視化的特色使用圖像化代碼進行分析，不僅可以研究低流速、小尺度的邊界層氣流，也可以比擬更真實的空氣環境，亦是提供研究邊界層新的想法。 研究結果發現Ra與Re共同影響σ，且σ與Ra呈正相關，並有開口向下的二次多項式之趨勢；σ與Re呈負相關推測與流速越大導致邊界層厚度變薄有關 。

本研究透過Arduino控制步進馬達，再由步進馬達穩定推動針筒，進而噴出泡泡水柱，在水中製造反泡泡。我們控制步進馬達的推進時間，改變泡泡水的注射水量；也以針頭距水面的高度、針頭孔徑大小為操作變因來改變泡泡水的注射速度。最後用Tracker應用程式測量出泡泡水的注射速度、反泡泡半徑，推算出不同的注射水量以及注射速度可生成的最多反泡泡的範圍以及最大的反泡泡半徑。

本研究以帝王斑蝶色斑為發想，探討不同顏色與幾何圖形配置對熱傳輸機制的影響。實驗以鹵素燈模擬輻射熱源、熱像儀量測溫度分布，再以自製密閉觀察箱觀察樣本周遭氣流，分析輻射、傳導及對流的交互作用。結果顯示，黑色吸熱效率最高，與白或橘色塊接觸時，熱傳導效應使溫差降低，尤其色塊面積小、接觸邊數量多會增強熱傳導速率，接觸邊短時多餘的熱傾向於逸散至環境中，使色塊間溫差下降更顯著。氣流上升則隨顏色吸熱效果提升而旺盛。研究支持顏色與幾何配置對熱量流動有重要影響，進一步推測帝王斑蝶白斑的分布擴大了蝶翅外緣與內部溫差，導致周遭氣流的增強。未來我們期待透過軟體模擬，完善對於帝王斑蝶蝶翅熱傳輸機制的整合與應用探索。

本作品係 利用范氏起電機產生靜電，並以電壓驅動標準靜電風車及自製鋁質靜電風車模型。其中標準靜電風車為范氏起電機附帶之零件，而自製靜電風車可改變包含尖端角度，風車半徑與阻力係數。以電鑽增加轉速改變范氏起電機輸出電壓。在各項實驗中分別測量包含電壓，離子風穩定性與轉動角速度。透過參考資料與實驗建立風車系統轉動時的統御方程式。結論包含推力與電壓呈正相關並在尖端角度介於30-45度間有最大推力，半徑影響特徵時間與終端角速度，阻力係數影響轉動方程，使系統分為指數飽和與雙曲正切飽和。最後探討其對空氣中微粒清潔之實際應用。

描圖紙又稱硫酸紙，經硫酸處理後形成部分纖維被轉化成凝膠狀且不可滲透性澱粉樣蛋白的紙張。本研究旨在探討該捲曲、反轉現象的各種可能變因，並推估該紙張捲攤行為的機制。經探討發現環境的溫、濕度影響其現象，且描圖紙接觸的溶液不同也影響運動。描圖紙本身變因有表面材料、大小及重量。不論描圖紙形狀，最後都以同一方向平行捲曲，與描圖紙上的纖維方向有絕對關係。進行不同面積方形描圖紙捲曲實驗，表面積越大的正方形描圖紙在捲攤現象花費較多時間，長形描圖紙捲曲速度則以非捲曲長度為影響因素。描圖紙表面處理的實驗，無論凡士林塗於描圖紙任意面，皆影響其捲攤。描圖紙較厚需更多時間完成現象。根據以上，推測為吸水使描圖紙膨脹導致。