2025年大学《量子信息科学》专业题库—— 量子信息科学在通信方面的应用.docxVIP

2025年大学《量子信息科学》专业题库——量子信息科学在通信方面的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在括号内）

1.量子密钥分发（QKD）的安全性主要基于量子力学哪个基本原理？（）

A.能量守恒

B.不可克隆定理

C.测量塌缩

D.波粒二象性

2.在BB84量子密钥分发协议中，Alice通过改变量子态制备和测量基的选择来传输密钥信息，这利用了光子量子态的哪种特性？（）

A.纯粹性

B.正交性

C.可测性

D.叠加性

3.量子隐形传态的核心资源是？（）

A.未知量子态本身

B.经典通信信道

C.量子纠缠对

D.量子存储器

4.下列哪项技术被认为是实现长距离量子通信的关键瓶颈之一？（）

A.单光子探测器

B.量子存储器

C.量子中继器

D.量子随机数生成器

5.量子通信区别于经典通信的最根本特征之一是？（）

A.信息的传输速率

B.对信道带宽的要求

C.利用量子态的不可克隆性提供安全保障

D.信号传输的损耗

6.E91量子密钥分发协议相比BB84协议，其主要优势在于？（）

A.实现更复杂的密钥协商

B.更容易实现

C.提高了密钥率

D.基于贝尔不等式检验，提供了更强的安全性证明

7.将一个未知量子态从地点A传输到地点B，仅通过经典通信是做不到的，这是因为？（）

A.量子态容易被窃听

B.量子态无法长途传输

C.需要利用量子纠缠和测量实现信息传递

D.需要巨大的能量消耗

8.在量子通信系统中，量子存储器的主要作用是？（）

A.生成纠缠粒子对

B.提高探测效率

C.在光子信号衰减时存储量子态信息

D.加密密钥信息

9.量子互联网的潜在优势之一是能够实现？（）

A.超越光速的通信

B.传输任意大容量的经典信息

C.建立无法被窃听或破解的安全通信网络

D.实现免费的量子计算服务

10.目前，基于光纤的量子通信实验通常面临的最大挑战是？（）

A.量子态的制备难题

B.空气中的量子噪声干扰

C.光子数衰减和相位噪声

D.探测器噪声有限

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）

1.量子密钥分发利用了光子量子态的________和________原理来保证密钥的安全性。

2.量子隐形传态过程中，需要一对处于________状态的粒子作为信息传输的载体。

3.实现量子密钥分发的最低安全通信速率依赖于量子信道中的________和________。

4.量子中继器是旨在解决量子通信________问题的关键设备。

5.量子通信的主要应用方向包括________和________。

三、名词解释（每小题4分，共16分）

1.量子叠加

2.不可克隆定理

3.量子纠缠

4.BB84协议

四、简答题（每小题5分，共20分）

1.简述量子密钥分发（QKD）的基本原理。

2.简述量子隐形传态与经典信息传输的主要区别。

3.简述实现量子通信面临的主要技术挑战。

4.简述单光子源在量子通信中的重要作用。

五、论述题（每小题10分，共20分）

1.论述量子通信（以QKD为例）相比经典加密的优势所在。

2.试述量子通信技术在未来可能的应用前景及其对社会带来的影响。

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试卷答案

一、选择题

1.B

2.D

3.C

4.C

5.C

6.D

7.C

8.C

9.C

10.C

二、填空题

1.不可克隆，测量塌缩

2.量子纠缠

3.单光子数，损耗

4.距离

5.安全通信，量子互联网

三、名词解释

1.量子叠加：一个量子比特可以同时处于0和1的叠加态，其状态可以用|ψ?=α|0?+β|1?表示，α和β是复数。

2.不可克隆定理：任何一个量子态都无法在不破坏原始量子态的前提下，复制出另一个与其完全相同的量子态。

3.量子纠缠：两个或多个粒子之间存在的一种特殊关联，即使它们相隔遥远，测量其中一个粒子的状态会瞬间影响到另一个粒子的状态。

4.BB84协议：一种经典的量子密钥分发协议，Alice通过随机选择基（直角基或斜角基）来制备和测量量子