量子信息论基础与量子通信考试题2026年

量子信息论基础与量子通信考试题2026年一、单选题（共10题，每题2分，合计20分）说明：每题只有一个最符合题意的选项。1.量子比特（qubit）与经典比特的主要区别在于？A.存储容量更大B.可以同时处于0和1的叠加态C.传输速度更快D.更容易被干扰2.量子纠缠的特性是？A.量子态的不可克隆性B.两个粒子状态完全同步C.无法测量纠缠粒子的状态D.纠缠粒子的信息传输速度超光速3.量子密钥分发（QKD）的核心原理是？A.利用经典密码学算法B.基于量子不可克隆定理C.通过大量密钥试错破解D.依赖第三方认证机构4.爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出的“EPR佯谬”质疑的是？A.量子力学的完备性B.量子态的叠加性C.量子测量的随机性D.量子纠缠的非定域性5.量子隐形传态的实现依赖于？A.经典信息传输B.量子态的叠加和纠缠C.硬件设备的超导特性D.量子退相干现象6.量子退相干的主要原因是？A.量子态的测量B.量子系统的温度升高C.量子纠缠的破灭D.量子比特的噪声干扰7.BB84协议中，密钥生成依赖于？A.公开密钥加密算法B.量子态的偏振基选择C.经典信道传输数据D.第三方认证8.量子计算相较于经典计算的优势在于？A.计算速度更快B.能处理更复杂的问题C.能直接破解所有密码D.更节能9.量子随机数生成器的核心特性是？A.依赖经典伪随机算法B.无法被预测C.需要大量硬件资源D.需要人工干预10.量子密钥分发的安全性基于？A.数学难题的不可解性B.量子态的不可克隆性C.经典密码学的对称性D.硬件设备的抗干扰性二、多选题（共5题，每题3分，合计15分）说明：每题有多个符合题意的选项，多选或少选均不得分。1.量子信息论的研究范畴包括哪些？A.量子态的编码与传输B.量子算法的设计C.量子密钥分发的安全性D.经典计算机的优化2.量子纠缠的应用场景有哪些？A.量子隐形传态B.量子密钥分发C.量子计算D.经典通信网络优化3.量子不可克隆定理的表述正确的是？A.任何量子态都无法被完美复制B.量子态的复制会破坏其原始状态C.经典信息可以无限复制D.量子纠缠可以绕过不可克隆定理4.量子密钥分发的协议有哪些？A.BB84协议B.E91协议C.MDI-QKD协议D.RSA加密协议5.量子计算的主要挑战包括？A.量子退相干问题B.量子比特的制备难度C.量子算法的效率D.经典计算资源的替代三、判断题（共10题，每题1分，合计10分）说明：判断正误，正确填“√”，错误填“×”。1.量子比特可以同时处于0和1的叠加态。2.量子纠缠可以用于超光速信息传输。3.量子密钥分发是绝对安全的。4.爱因斯坦认为量子力学存在完备性问题。5.量子隐形传态需要传输量子态的原始信息。6.量子退相干会导致量子态的丢失。7.BB84协议依赖于经典信道传输数据。8.量子计算可以破解RSA加密算法。9.量子随机数生成器可以生成真正随机的数。10.量子密钥分发的安全性依赖于硬件设备的性能。四、简答题（共5题，每题5分，合计25分）说明：简明扼要地回答问题，突出核心概念。1.简述量子叠加态的概念及其在量子计算中的意义。2.解释量子不可克隆定理的内容及其应用。3.比较量子密钥分发与经典密钥分发的安全性差异。4.描述量子隐形传态的原理及其与经典通信的区别。5.分析量子退相干对量子信息处理的影响及应对方法。五、论述题（共2题，每题10分，合计20分）说明：结合实际应用，深入分析问题，展现综合能力。1.论述量子密钥分发在金融通信领域的应用价值及面临的挑战。2.分析量子计算对现有密码体系的威胁，并提出可能的应对策略。答案与解析一、单选题答案1.B2.D3.B4.D5.B6.D7.B8.B9.B10.B解析：1.量子比特可以同时处于0和1的叠加态，这是量子力学的核心特征，经典比特只能处于0或1。5.量子隐形传态利用量子纠缠和贝尔态，传输量子态的完整信息，而非经典数据。二、多选题答案1.A,B,C2.A,B,C3.A,B4.A,B,C5.A,B,C解析：4.量子密钥分发的协议包括BB84、E91、MDI-QKD等，RSA是经典加密算法。三、判断题答案1.√2.×（量子纠缠不能传输信息，仅保证安全性）3.×（QKD安全性依赖于物理原理，非绝对）4.√5.×（量子隐形传态传输的是量子态，而非信息）6.√7.√8.√（量子计算可破解Shor算法）9.√10.×（安全性基于量子原理，非硬件）四、简答题答案1.量子叠加态：量子比特可以同时处于0和1的线性组合态，如|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩。叠加态是量子计算并行性的基础。2.量子不可克隆定理：无法复制一个未知的量子态而不破坏其原始态。应用包括QKD和量子加密。3.安全性差异：QKD基于量子原理（不可克隆），理论上绝对安全；经典KDP依赖数学难题（如大数分解），可被破解。4.量子隐形传态：利用纠缠传输量子态，经典信道仅传输测量结果，而非原始态。5.退相干影响：会导致量子态丢失叠加性，影响量子计算和通信。应对方法包括量子纠错和低噪声环境。五、论述题答案1.QKD在金融通信的应用：金融交易需高安全性，QKD可实时分发密钥，