2025年大學(xué)《量子信息科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——量子信息處理技術(shù)在信息科普中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填寫在題干后的括號(hào)內(nèi)，每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不是量子比特區(qū)別于經(jīng)典比特的關(guān)鍵特性？A.疊加態(tài)B.量子糾纏C.測(cè)量塌縮D.二進(jìn)制表示2.在向公眾解釋量子疊加時(shí)，使用“薛定諤的貓”這一思想實(shí)驗(yàn)的目的是什么？A.證明量子力學(xué)的不確定性原理B.展示宏觀物體也可能同時(shí)處于多種狀態(tài)C.強(qiáng)調(diào)量子疊加態(tài)與經(jīng)典直覺(jué)的巨大差異D.解釋量子測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)性3.量子計(jì)算在解決某些問(wèn)題上相比經(jīng)典計(jì)算具有指數(shù)級(jí)優(yōu)勢(shì)，以下哪個(gè)領(lǐng)域是量子算法目前最有希望取得突破的應(yīng)用方向？A.互聯(lián)網(wǎng)搜索排名優(yōu)化B.天氣短期精確預(yù)報(bào)C.大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)管理D.大整數(shù)分解4.量子信息科普中，制作動(dòng)畫或使用互動(dòng)模擬軟件的主要優(yōu)勢(shì)在于？A.可以完全精確地展示量子力學(xué)方程B.能夠直觀形象地演示抽象的量子現(xiàn)象，如疊加和糾纏C.比文字描述更節(jié)省時(shí)間，無(wú)需深入解釋D.只適合年幼的觀眾理解5.以下哪種科普方式最不適合向具有物理或計(jì)算機(jī)專業(yè)背景的跨學(xué)科聽(tīng)眾解釋量子密鑰分發(fā)的安全性原理？A.引入“竊聽(tīng)必然干擾”的思想實(shí)驗(yàn)B.使用數(shù)學(xué)公式的簡(jiǎn)化推導(dǎo)C.借助經(jīng)典的“不可克隆定理”D.通過(guò)比喻（如軍事通訊中的一次性密碼本）6.量子信息處理技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)之一是其結(jié)果具有固有的隨機(jī)性，在科普時(shí)，解釋這種隨機(jī)性與經(jīng)典隨機(jī)性的區(qū)別，通常強(qiáng)調(diào)的是？A.量子隨機(jī)性是不可預(yù)測(cè)的，而經(jīng)典隨機(jī)性可以用概率分布描述B.量子隨機(jī)性來(lái)源于觀察者的影響，而經(jīng)典隨機(jī)性是客觀存在的C.量子隨機(jī)性在原則上可以精確測(cè)量，只是目前技術(shù)限制，而經(jīng)典隨機(jī)性完全不可測(cè)D.量子隨機(jī)性只適用于特定算法，而經(jīng)典隨機(jī)性適用于所有計(jì)算7.在量子信息科普中，類比是常用方法，但過(guò)度依賴類比可能導(dǎo)致什么問(wèn)題？A.忽略了量子現(xiàn)象的奇異性和反直覺(jué)性B.過(guò)于簡(jiǎn)化，導(dǎo)致對(duì)量子概念的誤解C.使解釋變得過(guò)于復(fù)雜，失去科普意義D.無(wú)法吸引非專業(yè)觀眾的興趣8.量子通信（如量子密鑰分發(fā)）與經(jīng)典通信相比，其主要信息傳遞內(nèi)容是什么？A.傳輸加密后的普通信息B.傳輸量子比特本身攜帶的未知信息C.傳輸經(jīng)典密鑰，用于后續(xù)信息加密D.傳輸量子態(tài)的某種參數(shù)信息，而非比特內(nèi)容9.為了提高公眾對(duì)量子信息科學(xué)的認(rèn)識(shí)，科普材料應(yīng)盡量使用哪些語(yǔ)言？A.嚴(yán)格的學(xué)術(shù)術(shù)語(yǔ)，確保專業(yè)精確性B.日?？谡Z(yǔ)，但需避免科學(xué)性錯(cuò)誤C.結(jié)合專業(yè)術(shù)語(yǔ)和通俗解釋，注重準(zhǔn)確性D.完全避免使用專業(yè)術(shù)語(yǔ)，僅用故事和比喻10.評(píng)價(jià)一個(gè)量子信息科普活動(dòng)（如講座、展覽）效果好壞的重要指標(biāo)可能包括？A.參與人數(shù)的多少B.觀眾對(duì)核心概念理解的深度C.活動(dòng)的成本投入大小D.活動(dòng)是否引起了轟動(dòng)效應(yīng)二、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)潔明了地回答下列問(wèn)題，每題5分，共25分）11.請(qǐng)簡(jiǎn)述什么是量子疊加態(tài)，并嘗試用一個(gè)生活中的簡(jiǎn)單類比來(lái)解釋它。12.量子糾纏被認(rèn)為是量子信息處理最有潛力的資源之一，請(qǐng)簡(jiǎn)述量子糾纏的基本特征，并說(shuō)明它在量子計(jì)算或通信中可能扮演的角色。13.向小學(xué)生解釋什么是“量子比特”時(shí)，可以采用哪些簡(jiǎn)單的方法或道具？請(qǐng)列舉至少兩種。14.為什么說(shuō)“量子信息科學(xué)”這個(gè)領(lǐng)域本身就具有很強(qiáng)的科普價(jià)值？它吸引公眾關(guān)注的原因可能有哪些？15.在進(jìn)行量子信息科普時(shí)，如何平衡科學(xué)準(zhǔn)確性與通俗易懂性之間的關(guān)系？三、論述題（請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例或論據(jù)，深入分析下列問(wèn)題，每題10分，共20分）16.選擇一個(gè)你熟悉的量子信息處理技術(shù)（如量子計(jì)算、量子通信、量子傳感中的任何一個(gè)），分析其在現(xiàn)代社會(huì)中可能帶來(lái)的潛在影響，并討論在向公眾普及這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)哪些方面，以及可能遇到哪些溝通挑戰(zhàn)。17.以一個(gè)具體的科普案例（例如，一個(gè)成功的量子科普視頻、一個(gè)科普展覽、一篇優(yōu)秀的科普文章，或者一個(gè)失敗的嘗試）為例，分析其在內(nèi)容呈現(xiàn)、解釋方式、目標(biāo)受眾選擇等方面做得好的地方或存在不足之處，并提出改進(jìn)建議。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.B5.A6.A7.B8.B9.C10.B二、簡(jiǎn)答題11.量子疊加態(tài)是指一個(gè)量子比特可以同時(shí)處于0和1的線性組合狀態(tài)，例如α|0?+β|1?，其中α和β是復(fù)數(shù)幅。類比：一個(gè)旋轉(zhuǎn)的硬幣，在未觀察之前，可以同時(shí)是正面和反面的疊加態(tài)，只有觀察時(shí)才會(huì)“塌縮”到其中一個(gè)狀態(tài)。12.量子糾纏是指兩個(gè)或多個(gè)量子粒子之間存在一種特殊的關(guān)聯(lián)，即使它們相隔遙遠(yuǎn)，測(cè)量其中一個(gè)粒子的狀態(tài)會(huì)瞬間影響到另一個(gè)粒子的狀態(tài)?；咎卣鳎悍嵌ㄓ蛐?、貝爾不等式違背。角色：是量子計(jì)算的并行性基礎(chǔ)（如量子隱形傳態(tài)），也是量子密鑰分發(fā)的物理基礎(chǔ)。13.方法/道具：①使用硬幣旋轉(zhuǎn)狀態(tài)解釋疊加；②用一個(gè)盒子里裝兩個(gè)不同顏色的球（紅/藍(lán)），在未打開(kāi)前說(shuō)“里面是紅球和藍(lán)球的疊加”，打開(kāi)才知確定是紅或藍(lán)。14.科普價(jià)值：量子信息科學(xué)涉及顛覆性的概念（疊加、糾纏）和可能改變未來(lái)的技術(shù)（量子計(jì)算、量子通信），具有極強(qiáng)的吸引力和新聞價(jià)值。吸引公眾原因：其神秘性、前沿性、以及對(duì)社會(huì)生活可能產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。15.平衡方法：①核心概念用準(zhǔn)確但通俗的語(yǔ)言解釋；②多用類比、比喻、實(shí)例幫助理解；③對(duì)于必須準(zhǔn)確的概念，給予適當(dāng)解釋；④承認(rèn)量子科學(xué)的奇異性和非直觀性，激發(fā)好奇心而非誤導(dǎo)；⑤根據(jù)受眾調(diào)整解釋深度和方式。三、論述題16.（示例：量子計(jì)算）潛在影響：可能解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以處理的優(yōu)化問(wèn)題（如藥物研發(fā)、物流規(guī)劃）、加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)（如材料設(shè)計(jì)）、引發(fā)密碼體系變革?？破罩攸c(diǎn)：強(qiáng)調(diào)其“并行處理”潛力（如同時(shí)嘗試所有路徑），用具體實(shí)例（如Shor算法分解大數(shù)）說(shuō)明。溝通挑戰(zhàn)：如何向公眾傳達(dá)“量子比特”疊加和糾纏帶來(lái)的計(jì)算優(yōu)勢(shì)，避免使用過(guò)多專業(yè)術(shù)語(yǔ)，以及應(yīng)對(duì)“量子計(jì)算是科幻”的誤解。17.（示例分析，需結(jié)合具體案例）假設(shè)案例：一個(gè)用“薛定諤的貓”解釋疊加的科普視頻。好的方面：使用了著名思想實(shí)驗(yàn)，易于引發(fā)興趣。不足之處：可能過(guò)于簡(jiǎn)化