2025年大學《量子信息科學》專業(yè)題庫——量子信息傳輸原理考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪個不是量子比特的主要特性？A.疊加性B.糾纏性C.可克隆性D.測量塌縮2.量子隱形傳態(tài)的核心思想是？A.將量子態(tài)從一個粒子傳輸?shù)搅硪粋€粒子B.將經(jīng)典信息加密傳輸C.實現(xiàn)超光速通信D.消除量子噪聲3.下列哪個不是量子密鑰分發(fā)協(xié)議？A.BB84協(xié)議B.E91協(xié)議C.RSA協(xié)議D.MD5協(xié)議4.量子存儲器的主要功能是？A.增強量子通道的傳輸距離B.提高量子比特的相干時間C.存儲量子信息D.降低量子噪聲5.量子互聯(lián)網(wǎng)的主要目標是什么？A.實現(xiàn)經(jīng)典信息的快速傳輸B.實現(xiàn)量子信息的分布式處理C.實現(xiàn)量子信息的安全傳輸D.實現(xiàn)量子通信的全球覆蓋6.量子中繼器的主要作用是？A.增強量子信號的強度B.延長量子通道的傳輸距離C.提高量子比特的相干時間D.降低量子噪聲7.下列哪個不是量子傳感器的主要應用領域？A.量子雷達B.量子顯微鏡C.量子電話D.量子計算機8.量子安全直接通信的主要優(yōu)勢是什么？A.傳輸速率高B.傳輸距離遠C.通信過程無法被竊聽D.成本低9.量子計算的主要優(yōu)勢是什么？A.計算速度快B.計算結果準確C.計算成本低D.計算規(guī)模大10.下列哪個不是量子信息科學的前沿研究方向？A.量子互聯(lián)網(wǎng)B.量子計算C.經(jīng)典密碼學D.量子傳感器二、填空題1.量子比特的兩種基本狀態(tài)可以表示為______和______。2.量子隱形傳態(tài)需要利用______原理和貝爾態(tài)。3.量子密鑰分發(fā)協(xié)議的原理是______。4.量子存儲器的種類主要有______和______。5.量子網(wǎng)絡的主要組成部分包括______、______和______。三、簡答題1.簡述量子疊加和量子糾纏的區(qū)別。2.簡述量子密鑰分發(fā)協(xié)議的基本原理。3.簡述量子中繼器的工作原理。4.簡述量子傳感器的主要類型和應用。四、計算題1.假設一個量子信道存在10%的誤碼率，試計算經(jīng)過一個量子中繼器后，誤碼率降低了多少？2.假設一個量子隱形傳態(tài)過程使用了貝爾態(tài)|Φ??=(|00?+|11?)/√2，試計算成功傳輸量子態(tài)的概率。五、論述題試述量子信息科學在未來可能對社會帶來的影響。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.C5.C6.B7.C8.C9.A10.C二、填空題1.|0?,|1?2.量子糾纏3.量子不可克隆原理和測量塌縮原理4.磁光存儲器，核磁共振存儲器5.量子節(jié)點，量子鏈路，量子應用三、簡答題1.解析思路：首先定義量子疊加和量子糾纏。量子疊加是指量子比特可以同時處于|0?和|1?的線性組合狀態(tài)，而量子糾纏是指兩個或多個量子比特之間存在一種特殊的關聯(lián)，測量其中一個量子比特的狀態(tài)會立即影響到另一個量子比特的狀態(tài)。然后比較兩者的區(qū)別：量子疊加是單個量子比特或多個量子比特自身狀態(tài)的描述，是一種狀態(tài)的可能性組合；量子糾纏是兩個或多個量子比特之間相互關聯(lián)的性質(zhì)，是一種狀態(tài)之間的關聯(lián)。2.解析思路：首先說明量子密鑰分發(fā)協(xié)議的基本原理是基于量子力學的基本原理，特別是量子不可克隆原理和測量塌縮原理。然后解釋其工作過程：通過量子信道傳輸量子態(tài)，利用測量來獲取密鑰，由于量子不可克隆原理，任何竊聽行為都會改變量子態(tài)，從而被檢測到。3.解析思路：首先定義量子中繼器的作用是延長量子通道的傳輸距離。然后解釋其工作原理：通過一系列的操作，包括量子存儲、量子邏輯門和量子發(fā)射，將量子態(tài)從一個節(jié)點傳遞到另一個節(jié)點，同時盡量減少量子態(tài)的衰減和噪聲。4.解析思路：首先分類量子傳感器的類型，例如磁共振傳感器、量子陀螺儀等。然后說明每種類型的基本原理，例如磁共振傳感器利用原子核在磁場中的共振特性來檢測磁場變化。最后列舉其主要應用領域，例如在導航、醫(yī)療成像等領域的應用。四、計算題1.解析思路：首先假設量子中繼器可以完全消除信道中的錯誤。然后計算經(jīng)過量子中繼器后，誤碼率降低了多少。由于量子中繼器可以完全消除信道中的錯誤，因此經(jīng)過量子中繼器后，誤碼率降為0。所以誤碼率降低了10%。2.解析思路：首先利用貝爾態(tài)的性質(zhì)|Φ??=(|00?+|11?)/√2。然后根據(jù)量子隱形傳態(tài)的原理，成功傳輸量子態(tài)的概率等于貝爾態(tài)的保真度。計算貝爾態(tài)的保真度，得到成功傳輸量子態(tài)的概率為1/2。五、論述題解析思路：首先從經(jīng)濟角度分析，量子信息科學的發(fā)展將帶來新的產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟增長點。例如量子計算可以加速藥物研發(fā)、材料設計等過