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2025年大学《量子信息科学-量子通信原理》考试备考题库及答案解析?

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一、选择题

1.量子通信的基本原理是利用量子力学的哪个特性来实现信息的安全传输？（）

A.量子叠加

B.量子纠缠

C.量子隧穿

D.量子退相干

答案：B

解析：量子通信利用量子纠缠的特性，其中一个粒子的状态变化会即时影响另一个粒子的状态，从而实现信息的远程传输和加密。量子叠加是量子系统的一种基本状态，量子隧穿是粒子穿透势垒的现象，量子退相干是量子系统与外界相互作用导致量子态失去的现象，这些特性在量子通信中虽有应用，但不是其基本原理。

2.在量子密钥分发中，E91实验验证了哪种量子效应的安全性？（）

A.量子不可克隆定理

B.量子测量塌缩

C.量子非定域性

D.量子隐形传态

答案：C

解析：E91实验通过验证贝尔不等式，证明了量子非定域性的存在，从而确保了量子密钥分发的安全性。量子不可克隆定理是量子信息科学的基础理论之一，量子测量塌缩是量子力学的基本现象，量子隐形传态是利用量子纠缠实现的状态传输，这些在量子密钥分发中虽有理论支持，但E91实验主要验证的是量子非定域性。

3.量子密钥分发的核心目标是？（）

A.实现信息的量子存储

B.实现量子态的远程传输

C.确必威体育官网网址钥分发的安全性

D.提高量子计算的速度

答案：C

解析：量子密钥分发的核心目标是确必威体育官网网址钥分发的安全性，通过量子力学的原理防止第三方窃听或破解密钥。量子存储、量子态远程传输和量子计算是量子信息科学的其他重要应用，但不是量子密钥分发的核心目标。

4.量子通信系统中，单光子源的作用是？（）

A.产生量子纠缠对

B.生成量子密钥

C.发送量子态

D.测量量子态

答案：C

解析：单光子源在量子通信系统中用于产生单光子，即只有一个光子的量子态，这是实现量子信息传输的基本单元。产生量子纠缠对需要两个或多个粒子，生成量子密钥通常涉及量子测量，测量量子态是量子信息处理的关键步骤，但单光子源的主要作用是发送量子态。

5.量子通信系统中，量子测量对于密钥生成的作用是？（）

A.确定量子态的相位

B.破坏量子态的叠加

C.提高量子纠缠的纯度

D.生成量子密钥

答案：B

解析：在量子通信系统中，量子测量对于密钥生成的作用是破坏量子态的叠加，从而获得量子态的信息并生成密钥。确定量子态的相位、提高量子纠缠的纯度是量子信息处理的其他方面，但不是量子测量的主要作用。

6.量子密钥分发协议中，BB84协议使用了几种不同的量子态？（）

A.1种

B.2种

C.4种

D.8种

答案：C

解析：BB84协议使用4种不同的量子态，即水平偏振和垂直偏振的光子，以及两种不同的量子比特（0和1）的量子态，通过这4种不同的量子态来生成密钥。使用多种量子态可以增加密钥的安全性，防止第三方窃听。

7.量子通信系统中，量子存储的作用是？（）

A.增强量子态的叠加

B.延迟量子信息的传输

C.提高量子纠缠的纯度

D.生成量子密钥

答案：B

解析：在量子通信系统中，量子存储的作用是延迟量子信息的传输，使得量子信息可以在需要时再进行处理或传输。增强量子态的叠加、提高量子纠缠的纯度是量子信息处理的其他方面，但不是量子存储的主要作用。

8.量子通信系统中，量子隐形传态的原理是？（）

A.量子态的直接传输

B.量子态的间接传输

C.量子态的叠加传输

D.量子态的纠缠传输

答案：D

解析：量子通信系统中，量子隐形传态的原理是利用量子纠缠，将一个粒子的量子态传输到另一个粒子上。量子态的直接传输、间接传输和叠加传输都不符合量子隐形传态的原理。

9.量子密钥分发系统中，常见的安全攻击方式是？（）

A.量子测量攻击

B.量子存储攻击

C.量子隐形传态攻击

D.量子纠缠攻击

答案：A

解析：量子密钥分发系统中，常见的安全攻击方式是量子测量攻击，即通过测量量子态来窃取密钥信息。量子存储攻击、量子隐形传态攻击和量子纠缠攻击虽然也是量子信息科学中的概念，但在量子密钥分发系统中不是常见的攻击方式。

10.量子通信系统中，量子态的制备方法包括？（）

A.单光子源

B.量子存储器

C.量子纠缠源

D.以上都是

答案：D

解析：量子通信系统中，量子态的制备方法包括单光子源、量子存储器和量子纠缠源。单光子源用于产生单光子，量子存储器用于存储量子态，量子纠缠源用于产生量子纠缠对，这些都是制备量子态的重要方法。

11.量子密钥分发协议中，E91实验的主要目的是验证？（）

A.量子不可克隆定理

B.量子非定域性

C.量子测量塌缩

D.量子叠加原理

答案：B

解析：E91实验通过设计特定的实验方案