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2025年大学《量子信息科学》专业题库——量子信息科学在军事领域的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、填空题（每空2分，共20分）

1.量子比特（Qubit）在特定时刻可以处于0和1的______状态，这是量子叠加原理的体现。

2.量子纠缠是指两个或多个量子粒子之间存在一种特殊的关联，即使它们相隔遥远，测量其中一个粒子的状态会瞬间影响另一个粒子的状态，体现了量子世界的______性。

3.量子密钥分发（QKD）利用量子力学原理（如______定理）来保证密钥传输的绝对安全。

4.量子计算相比经典计算的主要优势在于能够利用量子比特的______和______来实现并行计算，处理某些特定问题（如大数分解）具有指数级加速潜力。

5.量子雷达（QRadar）利用量子纠缠态作为信息载体，有望突破传统雷达的______效应限制，实现更低空、更远距离的探测。

二、简答题（每题5分，共20分）

1.简述量子叠加与经典概率的区别。

2.解释量子纠缠在军事通信中可能发挥的作用。

3.阐述量子计算在破解军事密码方面可能带来的威胁。

4.列举量子技术在提升军事导航精度方面的一个潜在应用，并说明其原理优势。

三、论述题（每题10分，共30分）

1.论述量子计算技术对未来战争形态可能产生的颠覆性影响。

2.分析发展量子军事技术可能引发的伦理困境和军备竞赛风险。

3.探讨量子信息科学在提升我军战略威慑能力方面的应用前景。

四、应用分析题（15分）

假设敌军部署了一种能够有效干扰经典通信信号的电子战系统，导致我军指挥部的通信一度中断。在此背景下，分析量子通信技术（如量子中继器或量子卫星通信网络）在建立安全、抗干扰的指挥信道方面可能具有的优势，并简述其面临的技术挑战。

试卷答案

一、填空题（每空2分，共20分）

1.独立

2.非定域

3.不可克隆

4.叠加，纠缠

5.多普勒

二、简答题（每题5分，共20分）

1.解析思路：区分经典概率是基于大量重复实验的统计结果，结果互斥；而量子叠加是量子系统的一种真实存在状态，一个量子比特可以同时处于0和1的线性组合态，直到被测量才坍缩到其中一个确定状态，且各状态存在相位关系。

2.解析思路：利用量子密钥分发（QKD）原理，任何窃听行为都会不可避免地干扰量子态，从而被合法通信双方察觉，确必威体育官网网址钥分发的安全性。即使敌方能测得光子偏振态，也无法精确复制量子态，从而无法解密信息，且会留下窃听痕迹。

3.解析思路：现有军事密码大多基于经典数学难题（如大数分解）。一旦大规模、高效能的量子计算机问世，就可能在短时间内破解这些密码，导致所有使用该密码加密的军事通信（包括历史密文）被解密，造成信息泄露，严重威胁军事安全。

4.解析思路：量子导航可利用原子干涉原理，基于原子钟和量子传感器（如纠缠原子）实现更高精度的测速和测高。例如，使用纠缠原子对进行三角测量或梯度测量，可以克服传统导航系统（如GPS）信号受干扰、电离层延迟等因素影响，提供在复杂电磁环境或拒止环境下更精确、更可靠的导航定位服务。

三、论述题（每题10分，共30分）

1.解析思路：论述应从计算能力、模拟能力、密码破解能力等方面展开。指出量子计算机的并行处理能力可能极大地加速战略推演、战场模拟、武器设计优化等过程；强大的模拟能力可用于研究复杂的物理和化学过程，如新材料、新能量源；而其密码破解能力则可能彻底颠覆现有的信息安全和指挥控制体系，带来作战方式的根本性变革。

2.解析思路：论述需包含伦理困境（如技术鸿沟加剧不平等、战争手段升级、隐私权挑战）和军备竞赛风险（如各国竞相投入巨资研发，引发新的军备竞赛螺旋，增加冲突风险，破坏战略稳定）。分析应强调技术发展需与伦理规范、国际法规相协调，避免恶性竞争和冲突升级。

3.解析思路：论述可以从威慑的可靠性、隐蔽性、强度等方面分析。例如，利用量子技术确保国家战略信息（如核指挥链）的绝对安全通信；建立抗干扰、难被探测的量子导航系统，提升战略武器（如导弹）的命中精度和突防能力；利用量子传感技术实现战场态势的全面、精确感知，形成非对称的战场信息优势，从而增强整体战略威慑的可信度和有效性。

四、应用分析题（15分）

解析思路：

1.优势分析（需包含核心原理）：量子通信利用量子力学原理（如不可克隆定理、测量坍缩效应）实现原理上的无条件安全密钥分发。即使信号被窃听，窃听者在测量过程中必然会引入扰动，导致信息泄露。对于经典干扰手段（如放大、转发、脉冲干扰），量子信道（尤其是基于量子中继器或卫星网络的量子互联网）可以通过量子存储和纠错技术，在干扰环境下保持量子态的完整