量子通信設(shè)備調(diào)試技師（中級(jí)）考試試卷及答案一、填空題（共10題，每題1分）1.量子密鑰分發(fā)的無(wú)條件安全性核心基于__________。2.BB84協(xié)議中用于編碼的正交偏振態(tài)數(shù)量為_(kāi)_________。3.量子糾纏區(qū)別于經(jīng)典關(guān)聯(lián)的核心特性是__________。4.光纖量子通信中常用的高效單光子探測(cè)器是__________。5.長(zhǎng)距離量子通信中，光纖損耗會(huì)導(dǎo)致__________。6.量子存儲(chǔ)器的主要功能是__________。7.量子態(tài)測(cè)量時(shí)會(huì)發(fā)生__________現(xiàn)象，這是竊聽(tīng)檢測(cè)的基礎(chǔ)。8.常用的量子糾纏光源制備方法包括__________（舉1種即可）。9.量子通信的傳輸介質(zhì)主要有單模光纖和__________。10.量子中繼器的核心作用是__________。二、單項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分）1.BB84協(xié)議中，Alice發(fā)送的偏振態(tài)不包括？A.水平（H）B.垂直（V）C.左旋（L）D.45°（D）2.以下哪種單光子探測(cè)器暗計(jì)數(shù)率最低？A.APDB.SNSPDC.PMTD.CCD3.量子隱形傳態(tài)依賴(lài)于量子的__________特性。A.疊加態(tài)B.糾纏C.不可克隆D.相干性4.光纖量子通信常用波長(zhǎng)是？A.850nmB.1310nmC.1550nmD.1900nm5.量子密鑰分發(fā)中，“篩后密鑰”是指？A.所有測(cè)量結(jié)果B.基矢相同的測(cè)量結(jié)果C.隱私放大后的密鑰D.糾纏純化后的密鑰6.以下不屬于量子通信安全特性的是？A.無(wú)條件安全B.抗量子計(jì)算攻擊C.可復(fù)制密鑰D.基于物理定律不可破解7.量子中繼器解決的核心問(wèn)題是？A.光纖損耗B.糾纏退相干C.量子態(tài)衰減D.以上都是8.自由空間量子通信主要受__________影響？A.偏振模色散B.大氣湍流C.光纖損耗D.暗計(jì)數(shù)9.單光子源的關(guān)鍵指標(biāo)不包括？A.單光子純度B.重復(fù)頻率C.波長(zhǎng)穩(wěn)定性D.經(jīng)典信號(hào)強(qiáng)度10.量子通信調(diào)試中，誤碼率（QBER）正常范圍一般是？A.<5%B.5%-10%C.10%-15%D.>15%三、多項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分）1.BB84協(xié)議的關(guān)鍵步驟包括？A.量子態(tài)制備B.經(jīng)典信道傳基矢C.竊聽(tīng)檢測(cè)D.隱私放大2.量子糾纏的應(yīng)用場(chǎng)景有？A.QKDB.量子隱形傳態(tài)C.量子傳感D.量子計(jì)算3.單光子探測(cè)器的性能指標(biāo)包括？A.探測(cè)效率B.暗計(jì)數(shù)率C.時(shí)間分辨率D.波長(zhǎng)響應(yīng)4.量子通信的傳輸介質(zhì)有？A.單模光纖B.自由空間C.多模光纖D.同軸電纜5.量子密鑰安全性基于？A.量子不可克隆定理B.海森堡不確定性原理C.糾纏非局域性D.經(jīng)典密碼算法6.量子中繼器的組成模塊包括？A.量子存儲(chǔ)器B.糾纏光源C.糾纏純化D.量子測(cè)量7.影響量子通信鏈路性能的因素有？A.光纖損耗B.偏振模色散C.暗計(jì)數(shù)D.大氣湍流8.以下屬于量子通信技術(shù)的是？A.QKDB.量子隱形傳態(tài)C.量子計(jì)算D.量子傳感9.量子態(tài)制備的常用方法有？A.激光脈沖B.原子系綜C.量子點(diǎn)D.經(jīng)典調(diào)制10.量子通信調(diào)試需關(guān)注的參數(shù)有？A.單光子計(jì)數(shù)率B.密鑰生成率C.QBERD.糾纏保真度四、判斷題（共10題，每題2分）1.BB84協(xié)議需經(jīng)典信道傳輸基矢信息。（）2.量子不可克隆定理允許復(fù)制已知量子態(tài)。（）3.SNSPD的探測(cè)效率高于APD。（）4.糾纏度越高，量子通信性能越好。（）5.光纖波長(zhǎng)越短，損耗越小。（）6.量子存儲(chǔ)器可長(zhǎng)期存儲(chǔ)量子態(tài)無(wú)退相干。（）7.量子密鑰可直接用于經(jīng)典加密。（）8.自由空間量子通信不受大氣影響。（）9.量子中繼器可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離量子通信。（）10.量子通信安全性依賴(lài)經(jīng)典密碼算法。（）五、簡(jiǎn)答題（共4題，每題5分）1.簡(jiǎn)述BB84協(xié)議的基本原理。2.單光子探測(cè)器的核心性能指標(biāo)及其對(duì)量子通信的影響。3.量子中繼器的作用及實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵。4.量子密鑰分發(fā)中竊聽(tīng)檢測(cè)的物理基礎(chǔ)。六、討論題（共2題，每題5分）1.對(duì)比光纖與自由空間量子通信的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景。2.分析量子通信調(diào)試中常見(jiàn)故障類(lèi)型及排查方法。---答案部分一、填空題1.量子不可克隆定理2.43.非局域性4.超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器（SNSPD）5.量子態(tài)衰減（或單光子丟失）6.存儲(chǔ)量子態(tài)（或延長(zhǎng)量子相干時(shí)間）7.測(cè)量塌縮8.自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換（或原子系綜、量子點(diǎn)）9.自由空間10.延長(zhǎng)量子通信距離（或?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離糾纏分發(fā)）二、單項(xiàng)選擇題1.C2.B3.B4.C5.B6.C7.D8.B9.D10.A三、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABC5.ABC6.ABCD7.ABCD8.AB9.ABC10.ABCD四、判斷題1.√2.×3.√4.√5.×6.×7.√8.×9.√10.×五、簡(jiǎn)答題1.BB84協(xié)議原理：發(fā)送方（Alice）隨機(jī)用2組正交基（線偏振基：H/V；對(duì)角基：45°/135°）制備4種偏振態(tài)發(fā)送；接收方（Bob）隨機(jī)選基測(cè)量；雙方經(jīng)典信道公開(kāi)基選擇，保留基相同的結(jié)果（篩后密鑰）；通過(guò)QBER分析檢測(cè)竊聽(tīng)（竊聽(tīng)會(huì)導(dǎo)致QBER升高）；最后隱私放大得到安全密鑰，核心基于量子不可克隆和測(cè)量塌縮。2.單光子探測(cè)器指標(biāo)及影響：①探測(cè)效率：越高則接收單光子越多，密鑰生成率越高；②暗計(jì)數(shù)率：越低則誤碼越少，鏈路穩(wěn)定性越好；③時(shí)間分辨率：越高則可區(qū)分相鄰光子，適合高速通信；④波長(zhǎng)響應(yīng)：需匹配通信波長(zhǎng)（如1550nm），否則無(wú)法有效探測(cè)。3.量子中繼器作用及關(guān)鍵：作用：解決光纖損耗導(dǎo)致的量子態(tài)衰減，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離量子通信；關(guān)鍵：①量子存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)糾纏態(tài)）；②糾纏純化（消除噪聲，提升糾纏保真度）；③糾纏交換（連接相鄰中繼節(jié)點(diǎn)）。4.竊聽(tīng)檢測(cè)物理基礎(chǔ)：①量子不可克隆定理：竊聽(tīng)者無(wú)法完美復(fù)制量子態(tài)，必然引入擾動(dòng)；②測(cè)量塌縮：竊聽(tīng)者測(cè)量會(huì)改變量子態(tài)，導(dǎo)致接收方測(cè)量結(jié)果與發(fā)送方基矢匹配率下降（QBER升高）；若QBER超過(guò)閾值則判定存在竊聽(tīng)，密鑰作廢。六、討論題1.光纖vs自由空間量子通信：-光纖優(yōu)點(diǎn)：低損耗（1550nm≈0.2dB/km）、抗干擾、穩(wěn)定；缺點(diǎn)：長(zhǎng)距離需中繼、部署成本高；應(yīng)用：城域/城際量子通信網(wǎng)絡(luò)（如京滬干線）。-自由空間優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需光纖部署、可跨海洋/太空；缺點(diǎn)：受大氣湍流/云霧影響大、距離短（地面≈百公里）；應(yīng)用：衛(wèi)星-地面通信（如墨子號(hào)）、移動(dòng)量子終端。-互補(bǔ)：光纖用于固定鏈路，自由空間用于跨區(qū)域無(wú)光纖場(chǎng)景。2.常見(jiàn)故障及排查：-故障1：?jiǎn)喂庾佑?jì)數(shù)率低→排查：光源功率是否正常、探測(cè)器是否對(duì)準(zhǔn)、光纖鏈路是否有損耗（用OTDR測(cè)試）、探測(cè)器溫度是否穩(wěn)定（如SNSPD需低溫）。-故障2：QBER過(guò)高→排查：是否存在