2025年大學(xué)《量子信息科學(xué)》專業(yè)題庫——量子信息科學(xué)在加密技術(shù)中的進(jìn)展考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪個(gè)不是量子比特的基本操作？A.量子比特的測量B.量子門運(yùn)算C.量子比特的疊加D.經(jīng)典比特的運(yùn)算2.BB84協(xié)議中，發(fā)送方和接收方需要預(yù)先共享的密鑰長度與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？A.量子比特的傳輸距離B.量子比特的傳輸速率C.量子比特的制備精度D.量子比特的種類3.量子密鑰分發(fā)協(xié)議的安全性主要依賴于以下哪個(gè)物理原理？A.大數(shù)分解難題B.量子不可克隆定理C.海森堡不確定性原理D.獨(dú)立同分布隨機(jī)數(shù)生成4.以下哪個(gè)不是量子加密技術(shù)的主要優(yōu)勢？A.安全性理論上是不可破的B.可以實(shí)現(xiàn)密鑰的實(shí)時(shí)分發(fā)C.可以抵抗所有已知的攻擊手段D.成本相對較低5.E91協(xié)議中，用于檢測攻擊者是否存在的是以下哪個(gè)物理量？A.量子比特的偏振態(tài)B.量子比特的相位C.量子比特的能量D.量子比特的質(zhì)量6.量子計(jì)算的發(fā)展對量子加密技術(shù)的主要威脅是？A.降低了量子加密協(xié)議的安全性B.增加了量子加密協(xié)議的傳輸成本C.破壞了量子加密協(xié)議的傳輸速率D.使量子加密協(xié)議無法實(shí)現(xiàn)7.以下哪個(gè)不是量子加密技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)？A.量子計(jì)算的發(fā)展B.量子信道噪聲C.量子比特的制備精度D.經(jīng)典加密算法的普及8.量子隱形傳態(tài)可以實(shí)現(xiàn)以下哪種信息的傳輸？A.經(jīng)典信息B.量子信息C.無法確定傳輸?shù)男畔㈩愋虳.以上都不對9.以下哪個(gè)不是量子密鑰分發(fā)的應(yīng)用場景？A.安全通信B.數(shù)據(jù)存儲C.金融市場交易D.聯(lián)合國維和行動(dòng)10.量子加密技術(shù)的發(fā)展方向是？A.提高量子比特的制備精度B.降低量子加密協(xié)議的復(fù)雜度C.擴(kuò)大量子加密技術(shù)的應(yīng)用范圍D.以上都是二、填空題（每題2分，共20分）1.量子比特的兩種基本狀態(tài)通常表示為________和________。2.量子糾纏是指兩個(gè)或多個(gè)量子比特之間存在的一種________的關(guān)聯(lián)狀態(tài)。3.BB84協(xié)議中，發(fā)送方可以使用________種不同的量子態(tài)來編碼信息。4.E91協(xié)議是一種基于________效應(yīng)的量子密鑰分發(fā)協(xié)議。5.量子不可克隆定理指出，任何對未知量子態(tài)的________都不可能精確地復(fù)制該量子態(tài)。6.海森堡不確定性原理指出，無法同時(shí)精確測量一個(gè)粒子的________和________。7.量子密鑰分發(fā)協(xié)議的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)________的密鑰分發(fā)。8.量子信道是指量子比特從________到________的傳輸通道。9.量子加密技術(shù)的主要優(yōu)勢之一是________，即密鑰在傳輸過程中即使被竊聽也不會(huì)泄露信息。10.量子加密技術(shù)的發(fā)展需要克服的主要挑戰(zhàn)之一是________的問題。三、簡答題（每題5分，共30分）1.簡述量子比特與經(jīng)典比特的區(qū)別。2.簡述BB84協(xié)議的工作原理。3.簡述E91協(xié)議的安全性原理。4.簡述量子密鑰分發(fā)的應(yīng)用場景。5.簡述量子加密技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)之一：量子信道噪聲。6.簡述量子加密技術(shù)的發(fā)展方向。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述量子不可克隆定理對量子加密技術(shù)的重要性。2.論述量子計(jì)算的發(fā)展對量子加密技術(shù)的潛在影響以及可能的應(yīng)對措施。試卷答案一、選擇題1.D2.D3.B4.D5.A6.A7.D8.B9.C10.D二、填空題1.|0?,|1?2.不可分離3.四4.貝爾5.復(fù)制6.位置，動(dòng)量7.安全8.發(fā)送方，接收方9.量子不可克隆10.標(biāo)準(zhǔn)化三、簡答題1.解析：量子比特可以處于|0?和|1?的疊加態(tài)，而經(jīng)典比特只能處于0或1的確定狀態(tài)。量子比特可以利用量子糾纏實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算，而經(jīng)典比特不能。2.解析：BB84協(xié)議使用四種不同的量子態(tài)（|0?,|+?,|1?,|-?）和兩種不同的測量基（Z基和X基）來編碼和測量信息。發(fā)送方隨機(jī)選擇量子態(tài)和測量基發(fā)送量子比特，接收方使用相同的測量基測量量子比特，然后雙方公開他們的測量基，只有使用相同測量基的測量結(jié)果才被用于生成密鑰。3.解析：E91協(xié)議利用貝爾不等式的違反來檢測攻擊者的存在。協(xié)議使用兩個(gè)糾纏的量子比特，分別發(fā)送給發(fā)送方和接收方。攻擊者無法同時(shí)測量兩個(gè)量子比特的偏振態(tài)，因此會(huì)破壞貝爾不等式的統(tǒng)計(jì)分布，接收方可以通過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)來檢測攻擊者的存在。4.解析：量子密鑰分發(fā)可以用于保障安全通信，例如加密電子郵件、視頻會(huì)議等。也可以用于保護(hù)數(shù)據(jù)存儲，例如加密硬盤、數(shù)據(jù)庫等。5.解析：量子信道中的噪聲會(huì)干擾量子比特的傳輸，導(dǎo)致信息丟失或錯(cuò)誤。例如，退相干效應(yīng)會(huì)破壞量子比特的相干性，使得量子態(tài)無法被正確測量。信道噪聲是量子加密技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。6.解析：量子計(jì)算的發(fā)展可以破解現(xiàn)有的經(jīng)典加密算法，同時(shí)也對量子加密技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。量子加密技術(shù)的發(fā)展方向包括提高量子比特的制備精度、降低量子加密協(xié)議的復(fù)雜度、擴(kuò)大量子加密技術(shù)的應(yīng)用范圍等。四、論述題1.解析：量子不可克隆定理指出，任何對未知量子態(tài)的復(fù)制操作都無法精確地復(fù)制該量子態(tài)，并且不可避免地會(huì)改變原始量子態(tài)。這個(gè)定理是量子加密技術(shù)的基礎(chǔ)，因?yàn)樗ＷC了攻擊者無法通過復(fù)制量子比特來竊取密鑰信息。如果量子不可克隆定理不成立，那么攻擊者就可以復(fù)制量子密鑰，從而破解量子加密系統(tǒng)。2.解析：量子計(jì)算的發(fā)展可以破解現(xiàn)有的經(jīng)典加密算法，例如RSA、AES等。這是因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)可以利用量子算法，例如Shor算法，高效地解決大數(shù)分解難題，從而破解這些加密算法。量子加密技術(shù)可以抵抗量子計(jì)算機(jī)的攻擊，因此被認(rèn)為是未來安全通信的關(guān)鍵技術(shù)。為了應(yīng)對量子計(jì)算的發(fā)展