跨学科学习
(三)(2024·陕西西安模拟)“科学技术是第一生产力”，科技创新需要有精益求精的精神。阅读下面的材料，探究科技创新精神，完成题目。
【材料一】① 当今世界正经历百年未有之大变局，科技创新是其中一个关键变量。量子计算可通过特定算法产生超越传统计算机的算力，解决重大经济、社会问题，被认为可能是下一代信息革命的关键技术。
② 2023 年 10 月，中国科学技术大学成功构建了 255 个光子的量子计算原型机“九章三号”，处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍。“九章三号”在百万分之一秒内所处理的最高复杂度的样本，需要当前最强超级计算机“前沿”花费超过二百亿年的时间。
③ 高斯玻色取样是一种利用光子作为量子比特进行量子计算的方法：利用光源发射多个光子，经过一个复杂的线路网络，最后通过多个探测器进行测量，得到一个概率分布。因为它涉及大量的复数运算和矩阵运算，高斯玻色取样也是一个非常困难的问题，即使是最强大的超级计算机也无法在合理的时间内完成。研究团队成员陆朝阳说：“我们研制了基于光纤时间延迟环的超导纳米线探测器，首先把多光子态分束到不同空间模式，然后通过延时把空间转化为时间，实现了准光子数可分辨的单光子探测系统。”这一系列创新使得研究团队首次实现了对 255 个光子的操纵能力，极大地提升了光量子计算的复杂度。
(摘编自《中国科大实现“九章三号”光量子计算原型机》，“中国科大新闻网”)
【材料二】①《九章算术》是我国现存最早的数学专著，被尊为算经之首，其编纂也是集体劳动的成果。据刘徽记载，《九章算术》从先秦“九数”发展而来，以解决人们生产、生活中的数学问题为目的，包括近百条一般性的抽象公式、解法，246 个应用问题：分属方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程、勾股九章。少广章介绍了开平方、开立方的方法，其程序与现今程序基本一致，奠定了我国在高次方程数值解法方面长期领先世界的基础。方程章采用分离系数的方法表示线性方程组，相当于现在的矩阵，这是世界上最早的完整的线性方程组的解法。在西方，直到 17 世纪才由莱布尼茨提出完整的线性方程的解法法则。
②《九章算术》确定了中国古代数学的以计算为中心的框架，为此后中国数学领先世界 1500 多年奠定了基础。随着计算机的出现和发展，其蕴含的算法和程序化思想，仍给数学家以启迪。20 世纪末吴文俊先生指出：“《九章》所蕴含的思想影响，必将日益显著，在下一世纪中凌驾于《几何原本》思想体系之上，不仅不无可能，甚至说是殆成定局。”
(摘编自“苏州市科普促进协会”)
【材料三】汉代以前，人们都以为北辰①处在北天的正中位置，所以称之为“极星”。自从祖暅②用玑衡加以观测验证，才发现北天极点不动的位置，是在北极星所在天区的尽头，其视觉定位距北极星还有一度多。熙宁年间，我受命提举司天监，掌领历法官的职事，曾亲考星象历法，用浑天仪观测考求北极星的位置。夜初时分，北极星在窥管中，不多时候就游出于窥管之外了。以此知道窥管太小，不能容纳北极星游动转行的范围，于是渐渐扩展窥管来观测它。如此历时共三个月，才使得北极星完全在窥管中游动，始终看得见而不会再隐去。然后知道北天极点不动的位置，距离北极星最远还有三度多。当时每当北极星进入窥管，就另外画一张图。图为一正圆形，于是在圆形图中画北极星的运动位置。凡是初夜、中夜、后夜所见的位置都具备，分别画在图上。这样共制出二百多张图，北极星才一直在设定的圆形内循环运动，运行轨迹夜夜不差。
(译自沈括《梦溪笔谈·象数》)
【注释】① 北辰：北极星。② 祖暅：天文学家，祖冲之之子。
【材料四】每个孩子心中都有一个天文梦，在仰望星空时会产生无尽的遐想。这是刻在我们基因里的好奇心。不管在哪个国家，随着年龄的增长，孩子的好奇心都会逐渐降低，因为他们会越来越专注于某个领域，也会对习以为常的东西不再提出问题。但有一部分人例外，他们能在人们习以为常的现象中看到问题，提出来并想办法去解决。所以说，科学家就是长大的孩子。北京师范大学科学教育研究院院长郑永和指出：“创新最怕的就是形成路径依赖。找到解决问题的新办法可以称作创新，如果下次再遇到相同问题时，我们会按照上一次的路径去解决，慢慢就形成了路径依赖。”
(摘编自《如何激发孩子们“刻在基因里”的科学好奇心》，《中国青年报》)
14. 跨学科 物理 结合材料一，完成“九章三号”高斯玻色取样原理示意图。
(1)→经过一个复杂的线路网络→通过多个探测器进行测量→得到一个概率分布

研制基于光纤时间延迟环的超导纳米线探测器→(2)→(3)→准光子数可分辨的单光子探测系统
15. 校科学社团模拟了一场跨时空的科学对话，请结合上述材料补充对话内容。
小 语：习近平总书记说过：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是中华民族最深沉的民族禀赋。”当代中国青少年应该如何培养创新能力？
吴文俊：我们应有文化自信，要(1)。
沈 括：在自然现象中发现问题，要(2)。
郑永和：寻找解决问题的新办法，就要(3)。
小 文：其实我们每个人都有(4)，这是创新的基因，我们要保护好它。
16. 下列表述材料内容的一项是()
A. “九章三号”的运算能力，是当前最强超级计算机“前沿”所无法匹敌的。
B.《九章算术》以解决生产生活中的数学问题为目的，是中国数学的奠基之作。
C. “北辰星”虽名为“极星”，但并非居于正北方，其位置也在不断变化。
D. 由于专注于某个领域的学习，大部分孩子对习以为常的东西不再好奇。