2025年大學(xué)《量子信息科學(xué)》專業(yè)題庫——量子信息技術(shù)在軍事安全中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填入括號內(nèi)）1.量子密鑰分發(fā)（QKD）的核心優(yōu)勢在于其提供的（）。A.高數(shù)據(jù)傳輸速率B.無條件安全性C.抗干擾能力D.寬帶覆蓋范圍2.以下哪項技術(shù)最直接地利用了量子疊加和糾纏特性來實現(xiàn)探測優(yōu)勢？A.量子計算B.量子雷達(dá)C.量子通信D.量子隨機(jī)數(shù)生成3.“量子武器”通常指涉的是哪種量子技術(shù)的潛在軍事應(yīng)用？A.量子計算破譯敵方密碼B.使用量子傳感器進(jìn)行超視距探測C.利用量子糾纏進(jìn)行實時戰(zhàn)場通信D.以上都是4.導(dǎo)致當(dāng)前量子雷達(dá)難以大規(guī)模部署的主要技術(shù)瓶頸之一是？A.量子比特的錯誤率過高B.信號處理算法過于復(fù)雜C.量子發(fā)射和探測設(shè)備的尺寸與功耗D.面臨有效的反制手段5.后量子密碼（PQC）研究的核心目的是應(yīng)對什么威脅？A.量子計算對現(xiàn)有公鑰密碼體系的破解風(fēng)險B.量子通信網(wǎng)絡(luò)的竊聽風(fēng)險C.量子傳感器的干擾風(fēng)險D.量子計算導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)延遲6.量子信息科學(xué)在軍事物流優(yōu)化方面的潛在應(yīng)用主要體現(xiàn)在利用量子計算的什么能力？A.并行處理大量數(shù)據(jù)B.實現(xiàn)無條件安全通信C.精確進(jìn)行量子傳感測量D.模擬復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境7.量子隨機(jī)數(shù)生成器在軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵應(yīng)用在于？A.提高計算機(jī)運算速度B.增強(qiáng)通信信號的抗干擾能力C.生成無法預(yù)測的隨機(jī)數(shù)，用于加密和偽隨機(jī)碼D.提升傳感器的探測精度8.量子傳感技術(shù)相比傳統(tǒng)傳感器的潛在優(yōu)勢之一是？A.更高的成本效益B.更強(qiáng)的抗電磁干擾能力C.更低的功耗D.更簡單的操作維護(hù)9.量子信息技術(shù)的發(fā)展對國際軍備控制條約可能產(chǎn)生的主要影響是？A.促進(jìn)各國加強(qiáng)合作研發(fā)B.引發(fā)對新型武器擴(kuò)散的擔(dān)憂C.降低所有軍事沖突的可能性D.使傳統(tǒng)偵察手段完全失效10.目前，量子計算在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用研究熱點不包括？A.模擬核武器爆炸過程B.設(shè)計新型量子加密算法C.優(yōu)化大規(guī)模戰(zhàn)場兵力調(diào)度D.實現(xiàn)高性能圖形渲染二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填入橫線處）1.量子信息科學(xué)主要涉及三大領(lǐng)域：__________、__________和__________。2.量子密鑰分發(fā)（QKD）利用了量子力學(xué)中的__________和__________原理，確保密鑰分發(fā)的安全性。3.量子雷達(dá)利用量子態(tài)的特性，可能實現(xiàn)對傳統(tǒng)隱身目標(biāo)（如涂有吸波材料）的__________探測。4.為了應(yīng)對量子計算對現(xiàn)有公鑰密碼體系的威脅，國際社會正在積極研究后量子密碼（PQC），主要包括三大類算法：__________、__________和__________。5.量子傳感的優(yōu)越性能主要來源于單個量子比特（或系統(tǒng)）對環(huán)境變化的__________敏感性。6.量子信息技術(shù)在軍事安全領(lǐng)域的應(yīng)用，正推動著軍事戰(zhàn)略從依賴信息優(yōu)勢向依賴__________優(yōu)勢轉(zhuǎn)變。7.量子計算在軍事物流優(yōu)化中，可以通過求解復(fù)雜的__________問題，找到最優(yōu)的運輸路線和資源分配方案。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請給出簡潔準(zhǔn)確的定義）1.量子不可克隆定理2.量子隱形傳態(tài)3.后量子密碼（PQC）4.量子雷達(dá)（QRadar）四、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述量子密鑰分發(fā)（QKD）的基本原理及其面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。2.與傳統(tǒng)雷達(dá)相比，量子雷達(dá)在探測隱身目標(biāo)方面可能具有哪些潛在優(yōu)勢？3.簡述量子計算對軍事領(lǐng)域可能帶來的主要影響，至少列舉三個方面。4.為什么說量子信息科學(xué)在軍事安全領(lǐng)域的應(yīng)用是一個涉及技術(shù)、戰(zhàn)略、倫理等多個層面的復(fù)雜問題？五、論述題（每題10分，共30分。請結(jié)合所學(xué)知識，深入分析和闡述下列問題）1.試分析量子信息技術(shù)（如QKD、量子傳感）的發(fā)展如何改變未來戰(zhàn)場的信息環(huán)境和安全態(tài)勢。2.鑒于量子技術(shù)在軍事領(lǐng)域的巨大潛力和挑戰(zhàn)，一個國家在發(fā)展量子軍事技術(shù)的戰(zhàn)略上應(yīng)考慮哪些關(guān)鍵因素？3.從當(dāng)前的技術(shù)成熟度來看，量子信息技術(shù)在軍事領(lǐng)域的哪些應(yīng)用已經(jīng)取得初步進(jìn)展？在哪些方面仍處于理論研究或早期探索階段？請分別舉例說明并分析其原因。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.D4.C5.A6.A7.C8.B9.B10.D二、填空題1.量子計算，量子通信，量子傳感2.量子不可克隆，測量塌縮3.量子4.基于格的，基于編碼的，基于哈希的5.空間6.量子7.旅行商問題三、名詞解釋1.量子不可克隆定理指出，不可能復(fù)制一個未知的量子態(tài)，任何復(fù)制嘗試都會破壞原始量子態(tài)的信息。這意味著不能通過復(fù)制來竊聽或備份未知量子信息。2.量子隱形傳態(tài)是一種利用量子糾纏現(xiàn)象，將一個粒子的未知量子態(tài)傳輸?shù)搅硪粋€遙遠(yuǎn)粒子上，而原始粒子自身量子態(tài)信息消失的過程。注意，傳輸?shù)氖橇孔討B(tài)本身，而非物質(zhì)或信息本身被傳輸。3.后量子密碼（PQC）是指一系列正在研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化中的公鑰密碼算法，它們被設(shè)計用來抵抗已知的量子計算機(jī)攻擊，特別是Grover算法和Shor算法的威脅，以確保在量子時代信息的安全性。4.量子雷達(dá)（QRadar）是一種利用量子效應(yīng)（如量子糾纏、量子疊加）進(jìn)行探測的雷達(dá)系統(tǒng)。它旨在克服傳統(tǒng)雷達(dá)在探測特定目標(biāo)（如隱身目標(biāo)、低可探測目標(biāo)）方面的局限性，可能實現(xiàn)更遠(yuǎn)的探測距離或發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)雷達(dá)無法探測的目標(biāo)。四、簡答題1.原理：QKD利用單光子量子態(tài)或糾纏光子對進(jìn)行密鑰分發(fā)給雙方（Alice和Bob）。任何竊聽者（Eve）的測量都會不可避免地引入擾動，根據(jù)量子力學(xué)原理，Alice和Bob可以通過比較部分共享的密鑰片段并進(jìn)行錯誤率計算，來探測是否存在竊聽行為。若錯誤率超過某個閾值，則認(rèn)為存在竊聽，密鑰作廢。挑戰(zhàn)：主要包括傳輸距離限制（光子在光纖中傳輸會衰減和失相）、量子中繼器的技術(shù)難度（目前難以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā)）、成本較高、以及對抗量子竊聽手段的發(fā)展等。2.潛在優(yōu)勢：量子雷達(dá)可能利用糾纏態(tài)或特殊量子態(tài)（如壓縮態(tài)）來增強(qiáng)接收信號的信噪比，從而提高探測靈敏度；可能實現(xiàn)更寬的頻譜范圍探測；理論上可能繞過目標(biāo)的某些隱身技術(shù)（如對雷達(dá)波的吸收或反射），通過探測目標(biāo)與環(huán)境相互作用產(chǎn)生的量子效應(yīng)來進(jìn)行探測；可能具有更高的分辨率潛力。3.主要影響：*密碼破譯與防御:量子計算可能破解現(xiàn)有RSA、ECC等公鑰密碼體系，威脅信息安全；同時推動后量子密碼的研究與部署，確保信息安全。*戰(zhàn)場模擬與規(guī)劃:量子計算能極大加速大規(guī)模、高復(fù)雜度的戰(zhàn)場模擬（如兵力部署、后勤優(yōu)化、戰(zhàn)術(shù)推演），提高決策效率。*信號處理與情報分析:量子算法可能優(yōu)化復(fù)雜信號處理任務(wù)（如雷達(dá)信號、聲納信號、電子情報收集），提高目標(biāo)探測、識別和分類能力。*武器系統(tǒng)研發(fā):量子計算可能加速新材料、新武器原理的探索與設(shè)計過程。4.量子軍事技術(shù)的應(yīng)用涉及多層面：*技術(shù)層面:需要突破量子器件的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性、糾錯能力等技術(shù)瓶頸。*戰(zhàn)略層面:涉及如何將前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)場優(yōu)勢，調(diào)整軍事戰(zhàn)略和作戰(zhàn)條令，以及可能引發(fā)的戰(zhàn)略平衡變化和國際軍備競賽。*倫理層面:需要考慮新型武器可能帶來的倫理風(fēng)險，如自主殺傷系統(tǒng)的潛在失控風(fēng)險，以及技術(shù)濫用可能導(dǎo)致的負(fù)面后果。*資源層面:發(fā)展量子軍事技術(shù)需要巨大的投入，涉及國家資源的分配和優(yōu)先級設(shè)定。五、論述題1.量子信息技術(shù)的發(fā)展正深刻改變未來戰(zhàn)場信息環(huán)境和安全態(tài)勢。首先，量子通信（特別是QKD）有望提供理論上無條件安全的通信保障，極大地增強(qiáng)軍事指揮控制、作戰(zhàn)單元間的協(xié)同通信以及情報信息傳輸?shù)谋Ｃ苄?，有效對抗敵方的信號干擾和竊密攻擊。其次，量子傳感（如量子雷達(dá)、量子陀螺儀）可能帶來探測能力的革命性突破，實現(xiàn)更遠(yuǎn)距離、更高精度的目標(biāo)探測、測距、測速，甚至可能探測到傳統(tǒng)手段難以發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)（如隱身飛機(jī)、潛艇），極大地提升戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力。然而，這也意味著戰(zhàn)場透明度可能增加，己方信息安全和作戰(zhàn)隱蔽性面臨更大挑戰(zhàn)。此外，量子計算的發(fā)展可能加速破解敵方密碼、優(yōu)化戰(zhàn)場模擬、增強(qiáng)信號處理能力，但也可能被敵方用于相同目的，引發(fā)信息攻防能力的整體躍升和軍備競賽，迫使各方加大在量子領(lǐng)域的投入，從而改變軍事建設(shè)的重心和成本結(jié)構(gòu)?？傮w而言，量子技術(shù)將在信息獲取、信息處理、信息傳輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)重塑未來戰(zhàn)爭的形態(tài)。2.發(fā)展量子軍事技術(shù)的國家在戰(zhàn)略上應(yīng)考慮以下關(guān)鍵因素：第一，明確戰(zhàn)略目標(biāo)與優(yōu)先級：根據(jù)國家整體安全戰(zhàn)略和軍事需求，確定優(yōu)先發(fā)展哪些量子技術(shù)及其軍事應(yīng)用方向，避免資源分散。第二，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究與前沿探索：持續(xù)投入基礎(chǔ)研究，突破核心物理原理和器件制造瓶頸，同時積極探索顛覆性量子軍事技術(shù)的可行性。第三，推動技術(shù)工程化與實戰(zhàn)化：不僅要研發(fā)出實驗室級別的原型，更要致力于解決工程化難題，開發(fā)出可靠、耐用、滿足實戰(zhàn)環(huán)境要求的量子裝備，并融入現(xiàn)有軍事體系。第四，構(gòu)建人才隊伍與學(xué)科體系：培養(yǎng)大量具備量子物理、計算機(jī)科學(xué)、密碼學(xué)、軍事理論等多學(xué)科交叉知識背景的專業(yè)人才。第五，關(guān)注國際合作與競爭：在確保國家安全的前提下，適度開展國際合作（如標(biāo)準(zhǔn)制定、基礎(chǔ)研究），同時密切關(guān)注他國發(fā)展動態(tài)，保持戰(zhàn)略清醒，避免不必要的軍備競賽。第六，應(yīng)對倫理與法律挑戰(zhàn)：提前研究量子技術(shù)可能帶來的倫理、法律問題（如自主武器、信息戰(zhàn)規(guī)則），并參與相關(guān)國際規(guī)則制定。第七，確保供應(yīng)鏈安全與韌性：針對關(guān)鍵量子元器件，考慮建立安全的供應(yīng)鏈體系。3.當(dāng)前量子信息技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展和成熟度差異較大。*已取得初步進(jìn)展的應(yīng)用：*量子通信（QKD）：實驗室外的城域QKD網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星QKD系統(tǒng)已實現(xiàn)初步部署或演示，部分國家開始探索將其用于保護(hù)特定軍事通信鏈路。技術(shù)成熟度相對較高，但仍面臨傳輸距離、成本、環(huán)境適應(yīng)性等挑戰(zhàn)，離大規(guī)模實戰(zhàn)部署尚有距離。*量子隨機(jī)數(shù)生成器（QRNG）：基于量子效應(yīng)的隨機(jī)數(shù)生成器已被認(rèn)為是傳統(tǒng)偽隨機(jī)數(shù)生成器的理想替代品，因其真隨機(jī)性更優(yōu)。許多國家已將基于量子或物理隨機(jī)源的QRNG集成到軍事通信和加密系統(tǒng)中，技術(shù)較為成熟。*部分量子傳感探索：如利用原子干涉效應(yīng)的慣性導(dǎo)航（量子陀螺儀/加速計）在民用領(lǐng)域已有產(chǎn)品，部分技術(shù)開始探索軍事應(yīng)用；利用量子效應(yīng)的成像、雷達(dá)探測研究處于實驗室和原型階段。*仍處于理論研究或早期探索階段的應(yīng)用：*量子計算：盡管在算法理論上（如Shor算法）對現(xiàn)有密碼體系構(gòu)成威脅，但可編程、容錯、大規(guī)模量子計算機(jī)尚未實現(xiàn)，目前僅能在特定問題上展示“量子優(yōu)勢”。在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用更多體現(xiàn)在模擬（如核爆、流體力學(xué)）、優(yōu)化（如物流、排兵布陣）的算法研究層面，距離實戰(zhàn)部署的量子計算輔助決策系統(tǒng)還很遙遠(yuǎn)。*全量子密碼（QKD網(wǎng)絡(luò)）：雖然點對點QKD已有進(jìn)展，但構(gòu)建覆蓋廣泛、安全可靠的端到端全量子通信網(wǎng)絡(luò)面臨巨大技術(shù)挑戰(zhàn)，包括中繼器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理、與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容性等，仍處于早期探索。*高級量子雷達(dá)/傳感：利用量子態(tài)（如糾纏態(tài)、壓縮態(tài)）進(jìn)行探測的雷達(dá)和傳感器仍處于實驗室研究或原理驗證階段，面臨器件小型化、集成化、抗干擾、數(shù)據(jù)處理等難