2025年量子信息加密技术考核试题及真题

2025年量子信息加密技术考核试题及真题考试时长：120分钟满分：100分一、单选题（总共10题，每题2分，总分20分）1.量子信息加密技术中，利用量子叠加态实现信息传输的基本原理是（）A.量子纠缠的不可克隆性B.量子不可克隆定理C.量子隐形传态D.量子退相干现象2.在量子密钥分发（QKD）协议中，E91协议相较于BB84协议的主要改进在于（）A.提高了密钥生成速率B.增强了抗干扰能力C.引入了量子存储技术D.降低了设备复杂度3.量子密钥分发的安全性基于量子力学哪个基本原理？（）A.量子测不准原理B.量子不可克隆定理C.量子叠加态D.量子退相干4.量子密钥分发中，攻击者通过测量单光子态时，无法获取完整信息的原因是（）A.量子态的不可克隆性B.量子态的退相干C.量子态的不可测量性D.量子态的随机性5.量子隐形传态中，传输的量子态信息不包括（）A.量子比特的初始状态B.量子比特的测量结果C.量子比特的传输路径D.量子比特的退相干程度6.量子密钥分发中，基于贝尔不等式的安全性证明依赖于（）A.量子纠缠的随机性B.量子态的叠加性C.量子测量的完备性D.量子态的稳定性7.量子加密技术中，量子存储器的核心作用是（）A.增强信号传输距离B.延迟量子态信息C.提高密钥生成速率D.降低设备成本8.量子密钥分发的典型攻击方式“侧信道攻击”主要利用了（）A.量子态的不可克隆性B.量子态的退相干C.量子态的测量扰动D.量子态的随机性9.量子加密技术中，量子不可克隆定理的数学表达形式为（）A.|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩B.F(φ)=|⟨φ|ψ⟩|²C.ΔxΔp≥ħ/2D.|ψ⟩=|φ⟩⊗|χ⟩10.量子密钥分发中，基于量子存储的QKD协议（如QKD-200）主要解决了（）A.传输距离限制B.密钥生成速率C.设备成本问题D.安全性证明二、填空题（总共10题，每题2分，总分20分）1.量子密钥分发中，基于贝尔不等式的安全性证明依赖于______原理。2.量子隐形传态中，传输的量子态信息不包括______。3.量子加密技术中，量子存储器的核心作用是______。4.量子密钥分发的典型攻击方式“侧信道攻击”主要利用了______。5.量子不可克隆定理的数学表达形式为______。6.量子密钥分发中，基于量子存储的QKD协议（如QKD-200）主要解决了______。7.量子加密技术中，利用量子叠加态实现信息传输的基本原理是______。8.量子密钥分发中，E91协议相较于BB84协议的主要改进在于______。9.量子密钥分发的安全性基于量子力学______原理。10.量子加密技术中，量子态的测量扰动会导致______。三、判断题（总共10题，每题2分，总分20分）1.量子密钥分发可以完全抵抗所有类型的攻击。（）2.量子隐形传态可以实现量子态的瞬时传输。（）3.量子不可克隆定理表明量子态无法被精确复制。（）4.量子密钥分发中，攻击者可以通过测量单光子态获取完整信息。（）5.量子存储器可以提高量子密钥分发的传输距离。（）6.量子密钥分发协议BB84的安全性基于量子不可克隆定理。（）7.量子加密技术可以完全消除侧信道攻击的风险。（）8.量子态的退相干会导致量子密钥分发的安全性降低。（）9.量子密钥分发中，E91协议比BB84协议更易受攻击。（）10.量子加密技术依赖于量子态的随机性。（）四、简答题（总共3题，每题4分，总分12分）1.简述量子密钥分发的安全性原理，并说明其基于哪些量子力学基本原理。2.比较量子密钥分发协议BB84和E91的主要区别及其安全性优势。3.解释量子隐形传态的基本原理，并说明其与经典信息传输的区别。五、应用题（总共2题，每题9分，总分18分）1.假设某量子密钥分发系统采用BB84协议，发送方Alice发送以下量子态序列：|00⟩,|11⟩,|01⟩,|10⟩，其中|0⟩和|1⟩分别表示水平偏振和垂直偏振态。接收方Bob随机选择测量基，测量结果为|00⟩,|11⟩,|10⟩。请计算Alice和Bob能够协商的密钥，并说明如何验证密钥的正确性。2.设计一个基于量子存储的QKD协议，说明其工作原理、主要优势以及可能面临的挑战。【标准答案及解析】一、单选题1.C量子隐形传态利用量子叠加态实现信息传输，通过量子纠缠将量子态从发送方传输到接收方。2.AE91协议通过引入连续变量量子密钥分发技术，提高了密钥生成速率。3.B量子不可克隆定理保证了攻击者无法通过测量获取完整量子态信息，从而确保安全性。4.A量子不可克隆定理表明量子态无法被精确复制，因此攻击者无法通过测量获取完整信息。5.C量子隐形传态传输的是量子态本身，不包括传输路径信息。6.A基于贝尔不等式的安全性证明依赖于量子纠缠的随机性，即攻击者无法预测量子态的测量结果。7.B量子存储器可以延迟量子态信息，从而解决传输距离限制问题。8.C侧信道攻击通过测量量子态的测量扰动来获取信息，利用了量子态的测量敏感性。9.B量子不可克隆定理的数学表达形式为F(φ)=|⟨φ|ψ⟩|²，其中φ为攻击者猜测的量子态。10.A基于量子存储的QKD协议（如QKD-200）通过量子存储器解决了传输距离限制问题。二、填空题1.贝尔不等式2.传输路径3.延迟量子态信息4.量子态的测量扰动5.F(φ)=|⟨φ|ψ⟩|²6.传输距离限制7.量子隐形传态8.提高了密钥生成速率9.不可克隆10.量子态的测量扰动三、判断题1.×量子密钥分发可以抵抗大多数攻击，但无法完全抵抗所有攻击（如侧信道攻击）。2.√量子隐形传态可以实现量子态的瞬时传输，但需要经典信道辅助。3.√量子不可克隆定理表明量子态无法被精确复制，否则会破坏量子态的叠加性。4.×量子不可克隆定理表明攻击者无法通过测量获取完整信息。5.√量子存储器可以提高量子密钥分发的传输距离，但会增加设备复杂度。6.√BB84协议的安全性基于量子不可克隆定理，即攻击者无法复制量子态。7.×量子加密技术可以降低侧信道攻击的风险，但无法完全消除。8.√量子态的退相干会导致量子密钥分发的安全性降低，因为攻击者可以利用退相干获取信息。9.×E91协议比BB84协议更安全，因为它基于连续变量量子密钥分发技术。10.√量子加密技术依赖于量子态的随机性，即攻击者无法预测量子态的测量结果。四、简答题1.量子密钥分发的安全性原理基于量子不可克隆定理和量子测不准原理。量子不可克隆定理表明量子态无法被精确复制，因此攻击者无法通过测量获取完整信息；量子测不准原理保证了攻击者无法同时测量量子态的多个属性，从而确保安全性。2.BB84协议和E91协议的主要区别在于：BB84基于离散变量量子密钥分发技术，而E91基于连续变量量子密钥分发技术；E91协议的安全性更高，因为它更难被攻击者破解。3.量子隐形传态的基本原理是利用量子纠缠将量子态从发送方传输到接收方。通过经典信道传输纠缠态和测量结果，接收方可以重构量子态。与经典信息传输不同，量子隐形传态传输的是量子态本身，而不是信息内容。五、应用题1.Alice和Bob能够协商的密钥为：00,11,10。验证方法：Alice和Bob随机选择测量基，比较部分测量结果，如果一致则保留该比特作为密钥。例如，Alice发送|00⟩，Bob测量为|00⟩，则协商的密钥为0；Alice发送|11⟩，Bob测量为|11⟩，则协商的密钥为1；Ali