中国科学技术大学《数据结构与算法（量子算法优化）》2024-2025 学年第一学期期末试卷（计算机科学与技术专业核心课）

班级班级学号姓名本科．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．密．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．封．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．试卷说明：1、试卷满分100分，120分钟完成试卷；2、钢笔或圆珠笔直接答在试题中（除题目有特殊规定外）；3、答卷前将密封线内的项目填写清楚。题号一二三四五总分合分人复核人满分100得分一、单项选择题（本大题总共15小题，每题2分，共30分）1.以下关于量子算法优化中量子比特的说法，正确的是（）A.量子比特只能表示0和1B.量子比特可以同时表示多个状态C.量子比特与经典比特没有区别D.量子比特的状态不能被测量2.在量子算法优化中，量子门的作用是（）A.改变量子比特的状态B.存储量子信息C.传输量子信息D.复制量子比特3.量子算法优化中，量子态叠加原理意味着（）A.量子比特只能处于一种状态B.量子比特可以同时处于多个状态的叠加C.量子态不能被改变D.量子态的叠加是随机的4.以下哪种算法是典型的量子算法优化应用（）A.冒泡排序算法B.快速排序算法C.量子搜索算法D.插入排序算法5.量子算法优化中，量子纠缠的特性是（）A.两个量子比特相互独立B.一个量子比特的状态改变会瞬间影响另一个纠缠的量子比特C.量子纠缠无法被利用D.量子纠缠只存在于特定环境6.对于量子算法优化中的量子寄存器，以下描述错误的是（）A.用于存储量子比特B.容量有限C.可以动态扩展D.与经典寄存器功能相同7.量子算法优化中，测量量子比特会导致（）A.量子比特状态不变B.量子比特坍缩到某个确定状态C.量子比特进入新的叠加态D.量子比特消失8.以下哪个不是量子算法优化中常用的量子门（）A.Hadamard门B.NOT门C.AND门D.CNOT门9.在量子算法优化中，量子态的表示方式通常采用（）A.十进制B.二进制C.量子态矢量D.文本描述10.量子算法优化的目标是（）A.提高算法的时间复杂度B.降低算法的空间复杂度C.利用量子特性加速计算D.使算法更易于理解11.量子算法优化中，量子计算的并行性体现在（）A.同时执行多个经典计算步骤B.一个量子比特可以同时处理多个数据C.多个量子比特可以同时进行不同的计算D.量子计算没有并行性12.对于量子算法优化中的量子电路，以下说法正确的是（）A.由多个量子门组成B.只能实现简单的计算C.与经典电路结构相同D.不能进行复杂的逻辑运算13.量子算法优化中，量子态的演化遵循（）A.经典物理规律B.量子力学规律C.随机规律D.不确定规律14.以下哪种情况适合使用量子算法优化（）A.简单的数值计算B.大规模数据的排序C.特定问题的加速求解D.所有计算问题15.量子算法优化中，量子纠错码的作用是（）A.纠正经典比特错误B.纠正量子比特错误C.防止量子态的叠加D.增强量子纠缠效果二、多项选择题（本大题总共5题，每题4分，共20分）1.量子算法优化中涉及的量子特性包括（）A.量子态叠加B.量子纠缠C.量子隧穿D.量子相干性2.以下属于量子算法优化应用场景的有（）A.密码学中的密钥分发B.大数据的快速搜索C.人工智能中的模型训练D.传统算法的加速3.量子算法优化中常用的量子门有（）A.Hadamard门B.CNOT门C.Toffoli门D.SWAP门4.量子算法优化中，量子态的表示需要考虑的因素有（）A.量子比特的数量B.量子态的叠加方式C.量子门的作用D.测量的影响5.量子算法优化面临的挑战包括（）A.量子比特的稳定性B.量子计算设备的局限性C.量子算法的设计难度D.经典算法的竞争三、填空题（本大题总共6题，每题4分，共24分）1.量子算法优化中，量子比特是量子信息的基本______。2.量子门通过对量子比特进行______来改变量子态。3.量子态叠加原理允许量子比特同时处于多个______的叠加。4.量子算法优化中，量子纠缠可以用于实现______计算。5.量子寄存器用于存储多个______。6.量子算法优化的研究旨在利用量子特性提升算法的______。四、简答题（本大题总共2题，每题6分，共12分）1.简述量子算法优化