2025年大学《量子信息科学》专业题库—— 量子信息技术在信息科学中的应用.docxVIP

2025年大学《量子信息科学》专业题库——量子信息技术在信息科学中的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）

1.量子比特（Qubit）与经典比特最根本的区别在于其能够处于（）状态。

A.0

B.1

C.0和1的叠加

D.0和1的随机组合

2.量子算法相比经典算法最突出的优势在于能够（）。

A.总是运行得更快

B.解决所有NP难问题

C.在特定问题上实现指数级加速

D.显著降低硬件成本

3.在量子密钥分发（QKD）中，利用了量子力学哪个基本原理来保证密钥的安全性？

A.量子不可克隆定理

B.量子叠加原理

C.量子纠缠原理

D.量子退相干效应

4.量子隐形传态的主要功能是（）。

A.传输量子比特所携带的信息

B.传输量子比特本身

C.实现超光速通信

D.生成无法破解的密钥

5.以下哪项不是当前量子计算硬件实现的主要技术路线？

A.超导量子比特

B.离子阱量子比特

C.光量子比特

D.半导体量子点

6.量子传感技术能够实现比经典传感器更高的精度，主要是因为利用了（）。

A.更强的信号处理能力

B.量子系统的敏感性或宏观量子效应

C.更低的噪声水平

D.更先进的材料科学

7.Shor算法主要应用于（）。

A.优化问题求解

B.高效的随机数生成

C.大整数分解

D.量子密钥分发

8.量子互联网的核心基础技术之一是（）。

A.量子计算机

B.量子通信网络

C.量子传感器阵列

D.量子存储器

9.后量子密码（PQC）研究的重点是（）。

A.实现比现有量子密码更安全的经典密码算法

B.设计能够抵抗量子计算机攻击的新型公钥密码体系

C.提高量子密钥分发的传输距离

D.实现量子计算与经典计算的完全融合

10.量子不可克隆定理指出，任何关于未知量子态的测量都不能（）。

A.破坏原始量子态

B.准确复制原始量子态

C.改变测量仪器的状态

D.提供关于原始量子态的任何信息

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）

1.量子计算通过量子比特的______和______来实现并行计算和量子算法的执行。

2.Grover算法是一种用于在未标记数据库中进行______的量子算法。

3.基于BB84协议的量子密钥分发（QKD）系统，通过使用不同的______和______对量子态进行编码和测量来实现密钥协商。

4.量子传感利用了如NV色心、原子干涉等量子系统的______或______来实现高精度的物理量测量。

5.构建大规模、容错的量子计算原型机面临的主要挑战包括______、______和______。

三、简答题（每题5分，共15分。请简要回答下列问题）

1.简述量子叠加原理的基本含义及其在量子信息中的重要性。

2.解释量子密钥分发（QKD）为何能提供理论上的无条件安全。

3.简述量子传感相比经典传感在精度或灵敏度方面的主要优势。

四、论述题（每题10分，共20分。请围绕下列主题展开论述）

1.阐述量子计算在解决大数据处理和机器学习领域经典计算机面临的挑战方面具有的潜在优势。

2.探讨实现量子互联网面临的主要技术挑战，并提出可能的应对思路。

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试卷答案

一、选择题

1.C

2.C

3.A

4.A

5.D

6.B

7.C

8.B

9.B

10.B

二、填空题

1.叠加，纠缠

2.有哪些信誉好的足球投注网站

3.量子基矢，测量基

4.敏感性，宏观量子效应

5.纠错，相干性，规模化

三、简答题

1.解析思路:答案需包含：量子比特可以同时处于0和1的线性组合状态；这种状态由量子叠加态描述；叠加态的测量会随机坍缩到0或1；叠加态是实现量子并行计算和量子算法核心思想的基础。

2.解析思路:答案需包含：利用量子不可克隆定理，任何对密钥比特的窃听行为都会不可避免地干扰量子态；这种干扰会暴露窃听者的存在；合法用户可以通过测量比对发现异常，从而保证密钥传输的安全性，理论上是无法被未授权第三方破解的。

3.解析思路:答案需包含：量子传感器利用量子系统的内在敏感性（如原子能级的跃迁）或宏观量子现象