量子科技试题及答案

1. 下列关于量子力学核心概念“波粒二象性”的表述，正确的是（ ）

A. 仅光子具有波粒二象性

B. 微观粒子仅表现为粒子性

C. 微观粒子既具有波动性，也具有粒子性

D. 宏观物体也具有明显的波粒二象性

答案：C

解析：波粒二象性是量子力学的核心概念之一，指所有微观粒子（如电子、光子、质子等）既具有波动性，也具有粒子性，并非仅光子特有；宏观物体的德布罗意波长极短，波粒二象性可忽略不计。选项A、B、D错误，C正确。

2. 量子叠加态的核心特征是（ ）

A. 量子只能处于一种确定状态

B. 量子可同时处于多种可能状态的叠加

C. 量子状态会随观测者意志改变

D. 量子状态在任何条件下都保持稳定

答案：B

解析：量子叠加态是量子的核心特征之一，指量子在未被观测时，可同时处于多种可能的本征态叠加状态；一旦被观测，叠加态会坍缩为某一种确定状态。选项A、C、D错误，B正确。

3. 下列哪种粒子属于玻色子（ ）

A. 电子

B. 质子

C. 光子

D. 中子

答案：C

解析：粒子按统计规律可分为玻色子和费米子，玻色子自旋为整数，不遵循泡利不相容原理，光子、胶子等属于玻色子；费米子自旋为半整数，遵循泡利不相容原理，电子、质子、中子均属于费米子。选项C正确。

4. 量子纠缠现象中，两个纠缠粒子的核心特性是（ ）

A. 即使相隔遥远，一个粒子状态改变会瞬时影响另一个

B. 只能在近距离内保持关联

C. 状态始终完全相同

D. 相互作用会导致状态完全相反

答案：A

解析：量子纠缠是指两个或多个量子系统之间存在的非局域关联，即使粒子相隔遥远，对其中一个粒子的测量结果会瞬时决定另一个粒子的状态，这种关联不受距离限制；纠缠粒子状态并非始终相同或相反，而是存在特定的关联规律。选项A正确，B、C、D错误。

5. 我国首颗量子科学实验卫星的名称是（ ）

A. 悟空号

B. 墨子号

C. 嫦娥号

D. 北斗号

答案：B

解析：“墨子号”是我国首颗量子科学实验卫星，主要用于开展星地量子密钥分发、星地量子纠缠分发等实验；悟空号是暗物质粒子探测卫星，嫦娥号是月球探测卫星，北斗号是导航卫星。选项B正确。

6. 量子计算的基本信息单元是（ ）

A. 比特（Bit）

B. 字节（Byte）

C. 量子比特（Qubit）

D. 字符（Char）

答案：C

解析：量子计算的基本信息单元是量子比特（Qubit），量子比特可处于0态、1态或0和1的叠加态；比特是经典计算的基本单元，只能处于0或1的确定状态；字节和字符是经典信息的更高层级单位。选项C正确。

7. 下列哪种技术是量子通信的核心应用之一（ ）

A. 量子隧穿

B. 量子密钥分发

C. 量子叠加

D. 量子纠缠凝聚

答案：B

解析：量子密钥分发是量子通信的核心应用，利用量子态的不可克隆性和测量坍缩特性，可实现理论上绝对安全的密钥传输；量子隧穿、量子叠加是量子的基本特性，并非通信应用；量子纠缠凝聚不属于量子通信范畴。选项B正确。

8. 关于玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）现象，下列表述正确的是（ ）

A. 发生在高温高密度条件下

B. 是玻色子在低温下凝聚到同一量子态的现象

C. 属于费米子的集体行为

D. 与量子态叠加无关

答案：B

解析：玻色-爱因斯坦凝聚是玻色子在极低温度、低密度条件下，大量粒子凝聚到同一基态量子态的集体现象，是量子统计力学的重要效应；该现象仅发生在玻色子身上，与量子态的集体叠加密切相关。选项B正确，A、C、D错误。

9. 我国“九章”量子计算机的核心技术路线是（ ）

A. 超导量子

B. 光量子

C. 离子阱量子

D. 拓扑量子

答案：B

解析：我国“九章”量子计算机采用光量子技术路线，利用光子作为量子比特，在高斯玻色取样问题上实现了量子计算优越性；超导量子是另一种主流路线（如“祖冲之号”），离子阱、拓扑量子是其他潜在技术路线。选项B正确。

10. 量子隧穿效应是指（ ）

A. 量子在电场中加速穿过屏障

B. 量子克服高于自身能量的势垒的现象

C. 量子在真空中的高速运动

D. 量子纠缠态的传输现象

答案：B

解析：量子隧穿效应是指微观粒子能够穿越高于自身能量的势垒的现象，这是量子力学特有的效应，经典物理中粒子无法突破高于自身能量的势垒。选项B正确，A、C、D错误。

11. 下列关于量子密钥分发安全性的表述，正确的是（ ）

A. 依赖于复杂的数学算法

B. 基于量子态的不可克隆性和测量坍缩特性

C. 随着计算能力提升会降低安全性

D. 只能在短距离内保证安全

答案：B

解析：量子密钥分发的安全性源于量子力学基本原理，即量子态的不可克隆性和测量坍缩特性——任何窃听行为都会改变量子态，被通信双方察觉；其安全性不依赖数学算法，不受计算能力提升影响，且通过量子中继等技术可实现长距离安全传输。选项B正确，A、C、D错误。

12. 经典比特与量子比特的核心区别是（ ）

A. 经典比特存储容量更大

B. 量子比特只能表示0和1

C. 量子比特可处于0和1的叠加态

D. 经典比特运算速度更快

答案：C

解析：经典比特只能处于0或1的确定状态，而量子比特可处于0态、1态或0和1的叠加态，这是两者的核心区别；量子比特的叠加特性使量子计算具备并行运算能力，经典比特无此特性。选项C正确，A、B、D错误。