MOOC 量子信息原理与应用-南京大学 中国大学慕课答案VIP

MOOC量子信息原理与应用-南京大学中国大学慕课答案第一章作业第一章测验11、问题：光究竟是粒子还是波？选项：A、粒子B、波C、取决于如何观测D、以上都不对正确答案:【取决于如何观测】2、问题：下列哪个实验体现了电子的内禀自由度选项：A、黑体辐射B、测量氢原子谱线的莱曼系C、杨氏双缝实验D、Stern-Gerlach实验正确答案:【Stern-Gerlach实验】3、问题：氢原子的哪个谱线系是因核外电子向基态（n=1）跃迁产生的？选项：A、LymanB、BalmerC、PaschenD、以上都不对正确答案:【Lyman】4、问题：根据经典电磁学理论，加速运动的带电粒子向外辐射能量的功率正比于其加速度大小的几次方？选项：A、0B、1C、2D、3正确答案:【2】5、问题：光电效应中，能否打出光电子取决于哪些因素选项：A、光强B、光照时间C、光的偏振方向D、光的频率正确答案:【光的频率】6、问题：以下哪些现象能够体现光的粒子性？选项：A、双缝干涉B、小孔衍射C、黑体辐射D、康普顿散射E、光电效应正确答案:【黑体辐射#康普顿散射#光电效应】7、问题：量子力学成功解释了氢原子分立光谱的现象，氢原子的电子状态用波函数描述。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】第一章测验21、问题：一般情况下，电子的粒子性和波动性可以同时观察到。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】2、问题：电子具有波粒二象性，而光不具有波粒二象性。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】3、问题：Stern–Gerlach实验表明电子有内禀磁矩，并且有两个取值。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】4、问题：在Stern–Gerlach实验中，银原子通过的磁场应当是均匀的。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】第二章作业1第二章测验11、问题：量子比特所对应的向量空间是？选项：A、二维实向量空间B、三维实向量空间C、二维复向量空间D、三维复向量空间正确答案:【二维复向量空间】2、问题：在量子力学中，我们用希尔伯特空间中的向量描述什么？选项：A、物理系统的名字B、物理系统的状态C、物理系统经历的过程D、物理系统的可观测量正确答案:【物理系统的状态】3、问题：自旋1/2粒子可以被看作是一个量子比特，是因为它在任意方向上的自旋取值有几种可能？选项：A、0B、1C、2D、3正确答案:【2】4、问题：在向量空间中，必须定义有的运算有哪些？选项：A、加法B、叉乘C、数乘D、除法正确答案:【加法#数乘】5、问题：一个电子被束缚在平面上运动，它在平面上的位置状态可以看作一个qubit选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】6、填空题：考虑二维实向量空间，计算：0*(1,2)+3*(4,5)=(a,b)。b应该是多少？正确答案:【15】7、填空题：列向量(1;i)和(i;1)的内积是多少？正确答案:【0】8、填空题：在|0和|1是两个归一且互相正交的量子态的情况下，为了使(3|0-4i|1)/N是归一的量子态，N应当是多少？正确答案:【5】第二章测验21、问题：在量子力学中，我们用厄密算子描述什么？选项：A、物理系统的名字B、物理系统的状态C、物理系统经历的过程D、物理系统的可观测量正确答案:【物理系统的可观测量】2、问题：对量子系统的某个物理量做一单次测量，得到的测量结果是什么？选项：A、物理量所对应的厄密算子B、物理量所对应厄密算子的本征值C、物理量所对应厄密算子的本征态D、物理量所对应厄密算子的维度正确答案:【物理量所对应厄密算子的本征值】3、问题：对量子系统的某个物理量做一单次测量，得到测量结果的概率和系统状态在对应本征态上的展开系数有什么关系？选项：A、概率正比于展开系数的平方B、概率正比于展开系数的模C、概率正比于展开系数模的平方D、概率正比于展开系数平方的模正确答案:【概率正比于展开系数模的平方】4、问题：我们用什么来描述量子系统的时间演化？选项：A、希尔伯特空间中的向量B、厄密算子C、薛定谔方程D、牛顿运动定律正确答案:【薛定谔方程】5、问题：时间演化算子是幺正算子意味着什么？选项：A、能量守恒B、动量守恒C、角动量守恒D、概率守恒正确答案:【概率守恒】6、问题：下面说法正确的有？选项：A、若粒子的量子态和物理量算子O的第i个基矢量正交，测量O得到第i个结果的概率为0.B、希尔伯特空间H中两个不同的量子态任意线性组合后的态仍在H中C、量子态都是某个希尔伯特空间中的单位矢量D、希尔伯特空间是有限维复向量空间正确答案:【若粒子的量子态和物理量算子O的第i个基矢量正交，测量O得到第i个结果的概率为0.#希尔伯特空间H中两个不同的量子态任意线性组合后的态仍在H中#量子态都是某个希尔伯特空间中的单位矢量】7、问题：如何理解Stern-Gerlach实验中银原子束打在屏幕上形成上下两个分离的斑？选项：A、银原子自旋为1/2，实验中它的波函数按相应概率塌缩到了自旋向上或向下的状态。B、初始自旋向上的原子打在靠上的区域，初始自旋向下的原子打在靠下的区域C、银原子初始自旋状态要么向上要么向下D、银原子任意初始自旋状态可以表示成于向上和向下的叠加状态。正确答案:【银原子自旋为1/2，实验中它的波函数按相应概率塌缩到了自旋向上或向下的状态。#银原子任意初始自旋状态可以表示成于向上和向下的叠加状态。】8、问题：由于单次测量结果的随机性（包括对能量的测量)，量子力学告诉我们能量守恒定律只在统计平均意义上成立。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】第二章测验31、问题：在某一位置区间内找到粒子的概率为？选项：A、在区间内，波函数的积分B、在区间内，波函数模的积分C、在区间内，波函数模平方的积分D、在区间内，波函数模积分的平方正确答案:【在区间内，波函数模平方的积分】2、问题：按照量子力学，假想一个粒子具有完全确切的位置，则它的动量的不确定度应该是？选项：A、无穷B、0C、h/2,h为普朗克常数D、h/(4pi)，h为普朗克常数正确答案:【无穷】3、问题：在量子力学时间演化中，定态有哪些性质？选项：A、展开系数不随时间变化B、被测量到处于某一定态的概率不随时间变化C、具有特定的能量D、不同能量的定态互相正交正确答案:【被测量到处于某一定态的概率不随时间变化#具有特定的能量#不同能量的定态互相正交】4、问题：在无限深方势阱的情况下，以下哪些说法是对的？选项：A、粒子具有确定的位置B、粒子处于在阱外的概率为零C、粒子处于在阱内的概率为零D、粒子波函数在边界处为零正确答案:【粒子处于在阱外的概率为零#粒子波函数在边界处为零】5、问题：量子力学中，位置与动量的不确定性关系ΔxΔp=hbar/2的根源在于？选项：A、测量仪器不准确B、测量会导致量子态改变C、位置算子与动量算子的不对易关系D、位置本征态与动量本征态互为傅里叶变换的关系正确答案:【位置算子与动量算子的不对易关系#位置本征态与动量本征态互为傅里叶变换的关系】第三章作业第三章测验1、问题：如果一束光经过1/4波片后出射的是沿45°方向偏振的光，则这束光原本为选项：A、左旋光B、右旋光C、135°方向偏振D、水平偏振正确答案:【右旋光】2、问题：如果一个光子原本处于135°偏振方向，经过一个PBS后有竖直方向的探测器有多少概率能探测到光子？选项：A、B、0C、1/2D、1正确答案:【1/2】3、问题：有关PBS（极化分束器）说法正确的是？选项：A、PBS影响极化状态的演化B、PBS使得光子的极化和路径产生了关联。C、PBS是对极化状态的直接测量D、PBS是对光子路径的测量正确答案:【PBS使得光子的极化和路径产生了关联。】4、问题：分束器可以用幺正算子描述，这意味着什么？选项：A、概率守恒B、光子偏振不变C、偏振状态被测量了D、光子被吸收了正确答案:【概率守恒】5、问题：电子自旋的测量使用的是什么？选项：A、均匀电场B、均匀磁场C、非均匀磁场D、非均匀电场正确答案:【非均匀磁场】6、问题：以下哪些系统可以看作量子比特？选项：A、光子极化B、马赫-曾德尔干涉装置中光子的路径C、电子自旋D、自旋1/2粒子的空间位置正确答案:【光子极化#马赫-曾德尔干涉装置中光子的路径#电子自旋】第四章作业第四章测验11、问题：考虑量子态，和可观测量对一个处）于此量子态的系统进行O的测量时，相应的期望值为？（即选项：A、B、C、D、正确答案:【】2、问题：选项：A、B、C、D、正确答案:【3、问题：】是二维希尔伯特空间中的一组正交归一基，对于可观测量算子,下列说法正确的是选项：A、O有两个本征值0和1B、O有两个本征值1和2C、O不是厄密算子D、O有本征值0和2正确答案:【O有两个本征值1和2】4、问题：以下两量子比特态中，哪些不是纠缠态选项：A、B、C、D、正确答案:【#】5、问题：这个两量子比特系统的可观测量，能够分解成两个单量子比特可观测量的直积选项：，其中，。A、正确B、错误正确答案:【错误】6、问题：两量子比特的可分纯态，如果用投影算子来表示它，那么这个投影算子可以分解成两个单比特投影算子的直乘选项：。A、正确B、错误正确答案:【正确】7、问题：Bloch球的任意直径和单位球面的两个交点都对应两个互相正交的态。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】第四章测验21、问题：密度矩阵的三个性质——厄密性、迹为一、半正定性，按顺序分别对应以下哪个对参数的要求？①选项：②③A、①②③B、①③②C、②①③D、②③①E、③①②F、③②①正确答案:【①②③】2、问题：一个描述2qubit量子态的密度算子可以如下展开，展开系数必须等于1/4，这是由密度矩阵的哪个性质决定的？选项：A、厄米性B、正定性C、单位迹D、以上都不是正确答案:【单位迹】3、问题：选项：这个态是A、纯态B、混态C、纠缠态D、可分离态正确答案:【纯态#纠缠态】4、问题：判断：两个不同的量子状态系综可能对应同一个密度矩阵，这样的说法是否正确。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】第五章作业第五章测验1、问题：其中则选项：A、B、C、D、正确答案:【2、问题：】选项：A、和不是H中的一对正交矢量。是H中的一组正交归一基。B、C、H的维数是D、和不是H中的一对正交矢量。正确答案:【一基。】是H中的一组正交归3、问题：两体纯态（选择最准确的那个选项）选项：，其schmidt分解的系数最多有____个不为0。A、B、C、D、E、正确答案:【】4、问题：两体纯态求部分迹后的边缘态不一定是纯态。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】5、问题：若一个两体纯态求部分迹后的态是混态，那么该两体态一定是纠缠态。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】6、问题：对于一个用于描述体系A的量子态的密度算子，只有一种纯化。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】7、问题：对于一个3-qubit的量子态schmidt分解的形式。选项：，它没有三体A、正确B、错误正确答案:【正确】8、问题：我们可以通过对直积基矢下的系数矩阵进行奇异值分解的方法来找出两体纯态的schmidt分解。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】9、问题：EPR态是两个qubit的最大纠缠态。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】10、问题：两qubit的最大纠缠态只有EPR态。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】11、问题：两体纯态的纠缠度可以用schmidt分解的系数确定。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】12、问题：两体混态的纠缠度的定义是唯一的。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】第六章作业第六章测验1、问题：利用量子远程传态的方式传递1qubit的未知量子态，所需要消耗的资源有哪些：选项：A、1份共享的最大纠缠态B、2份共享的最大纠缠C、1比特的经典通信D、两比特的经典通信正确答案:【1份共享的最大纠缠态#两比特的经典通信】2、问题：要通过量子超致密编码的方式传递两个bit的经典信息，所需要的资源有哪些选项：A、可传递1个qubit的完美量子信道B、可传递2个qubit的完美量子信道C、1份共享的最大纠缠态D、2份共享的最大纠缠态正确答案:【可传递1个qubit的完美量子信道#1份共享的最大纠缠态】3、问题：量子远程传态中Alice将1个未知状态的qubit量子体系通过量子信道传递给Bob选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】4、问题：量子远程传态实际上是克隆了要传送的量子态。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】第七章作业第七章测验1、问题：以下哪些种类的量子操作不能以100%的概率克隆未知的量子态？选项：A、幺正演化B、线性操作C、投影测量D、正算子测量（POVM）正确答案:【幺正演化#线性操作#投影测量#正算子测量（POVM）】2、问题：可以利用测量对量子态的瞬时改变，来实现超光速的信息传递。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】3、问题：未知量子态不可以被线性量子操作克隆。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】第八章作业第八章测验1、问题：在视频所述的BB84方案中，Alice产生随机数a，初态，Bob产生随机数b，得到结果，以下哪种情况代表传输过程中无窃听者？选项：A、a=b时，不满足B、a=b时，不满足的概率小于量子信道的噪声带来的影响的概率大于量子信道的噪声带来的影响的情况小于量子信道的噪声C、D、时，满足时，满足的情况大于量子信道的噪声正确答案:【a=b时，不满足】的概率小于量子信道的噪声带来的影响2、问题：视频中所讲的kert91方案大约有多少数据可以被留下来作密钥？选项：A、1/9B、2/9C、3/9D、4/9正确答案:【2/9】3、问题：下面说法错误的是？选项：A、RSA算法是对称加密算法。B、如果有短时间内对大整数进行质因数分解的一般方法，那么RAS加密算法将没有意义。C、RSA算法的基础是大数因数分解的复杂性。D、在密钥不被窃取的情况下，One-timepad是绝对安全的。正确答案:【RSA算法是对称加密算法。】4、问题：经典的非对称加密体系和经典One-timepad相比一般有哪些优点？选项：A、需要的密钥短B、One-timepad的密钥分发过程更易受攻击C、加密只需要公钥，私钥不需要传送。D、只要私钥不泄露就绝对安全E、传送的是私钥，公钥不需要传送。正确答案:【需要的密钥短#One-timepad的密钥分发过程更易受攻击#加密只需要公钥，私钥不需要传送。】5、问题：BB84方案是利用量子纠缠实现的。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】6、问题：BB84方案中所有的初始值x和测量结果y最后都能被当做密钥使用。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】7、问题：在Ekert91方案的安全性检测中，需要公布所有的随机数对（i，j），并对这些数据计算关联函数。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】8、问题：One-timepad是一种对称加密方法选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】9、问题：经典One-timepad加密体系中密钥比特数不少于要加密的信息比特数，密钥重复使用不影响安全性。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】第九章作业第九章测验1、问题：Bell不等式在量子背景下是违背的，下列哪项假设是推导Bell不等式中没有用到的？选项：A、波函数假设B、假设对于一个qubit来说，多个属性可以有确定的取值。C、假设了局域隐变数的存在D、以上均没有用到。正确答案:【波函数假设】2、问题：A和B是两个空间上分离的自旋1/2粒子，分别位于Alice处和Bob处。根据局域隐变量理论，Alice可以选择沿着a方向测量A粒子自旋，可能的测量值为________，根据爱因斯坦的定域因果性，其测量值与_______无关，只取决于_________，以及________。选项：A、，A粒子，A粒子的测量方向a，隐变数。B、，B粒子，A粒子的测量方向a，隐变数。C、，B粒子，B粒子的测量方向b，隐变数D、，A粒子，B粒子的测量方向b，隐变数。。正确答案:【，B粒子，A粒子的测量方向a，隐变数。】3、问题：考虑两个自旋1/2粒子自旋的CHSH关联函数，定域实在论要求关联函数的范围是_________；量子力学中，关联函数的范围是___________；只要求满足定域因果律，即非局域操作是无瞬时通信能力的，关联函数的范围是_________。选项：A、B、C、D、正确答案:【】4、问题：Bell不等式是根据经典物理的自然假设，从局域隐变数出发，针对量子体系及其测量结果，推导出一些可实验验证的不等式。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】5、问题：两个自旋处于EPR态的粒子有完美的自旋反关联，即如果沿任意方向测量其中一个粒子自旋为+1（-1），那么沿着同一方向测量另一个粒子得到的结果为-1（+1）。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】6、问题：量子力学满足Bell不等式。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】7、问题：两个自旋1/2粒子的自旋纠缠态一定是违背Bell不等式的。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】第十章作业第十章测验1、问题：当先验概率为均匀分布，即递这个变量取值的通讯需要的平均比特数为________。选项：，,对于传A、B、C、1D、0正确答案:【】2、问题：冯诺依曼熵选项：的取值范围为：A、[0,1]B、,d是在希尔伯特空间的维数。C、,d是在希尔伯特空间的维数。,d是在希尔伯特空间的维数。D、正确答案:【,d是在希尔伯特空间的维数。】3、问题：一个纯态的密度矩阵的冯.诺依曼熵为________，一个混态的冯诺依曼熵________。选项：A、0,0。B、0,不等于0。C、不等于0，0。D、不等于0，不等于0。正确答案:【0,不等于0。】4、问题：Shannon熵的定义为。选项：p(x)为的概率A、正确B、错误正确答案:【正确】5、问题：如果随机变量X有d个取值，那么有选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】6、问题：一个随机变量的Shannon熵可以表述缺失的信息量。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】7、问题：一个密度矩阵的冯.诺依曼熵等于密度矩阵本征值所组成的概率分布的Shannon熵。选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】十一章作业第十一章测验1、问题：选项：,那么A、B、C、D、正确答案:【】2、问题：下面说法正确的是选项：A、经典算法无法高效地求两个任意正整数的最大公约数B、Shor算法在求xModuloN的阶数时实现了相对于已知经典算法的指数加速C、目前的经典算法能在多项式时间内实现一般正整数的质因数分解。D、Shor算法分解正整数的计算复杂度在指数量级，比经典算法更高效。正确答案:【Shor算法在求xModuloN的阶数时实现了相对于已知经典算法的指数加速】3、问题：对一个qubit做一次Hadamard门操作相当于对表示这个qubit量子态的Bloch矢量：选项：A、绕着x轴旋转角度B、绕着x轴和y轴的角平分线旋转角度C、绕着x轴和z轴的角平分线旋转角度D、绕着x轴和y轴的角平分线旋转角度正确答案:【绕着x轴和z轴的角平分线旋转角度】4、问题：对于一个输入态选项：作用一次CNOT门，得到的输出态为A、B、C、D、正确答案:【】5、问题：如果x是n比特的比特串，要判断关于x的函数f(x)是平衡函数还是常数函数，经典算法的复杂度为，如果用Deutsch-Jozsa算法来完成相同任务，则需要调用与f(x)相关的门的次数为多少选项：A、nB、NC、1D、2正确答案:【1】6、问题：关于Grover算法下面说法正确的是选项：A、Grover算法基本思想是根据量子态在作用下是否保持不变或变换符号，找到了维的希尔伯特空间的二维子空间，并用迭代的方法在二维子空间中旋转，提高体系量子态在目标态的比例。B、对于Grover算法需要的迭代次数为C、Grover算法单次搜索成功的概率随着迭代次数增加而单调增长并能逼近1D、Grover算法和对应的经典算法效率一样。正确答案:【Grover算法基本思想是根据量子态在作用下是否保持不变或变换符号，找到了维的希尔伯特空间的二维子空间，并用迭代的方法在二维子空间中旋转，提高体系量子态在目标态的比例。#对于Grover算法需要的迭代次数为】7、问题：H为Hadmard门，那么选项：是作用在维希尔伯特空间上的算子A、正确B、错误正确答案:【正确】8、问题：对于若有则选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】9、问题：若x和N是互质的正整数，Shor算法在求xModuloN的阶时，理想情况下单次运行（一次测量）成功概率为100%。选项：A、正确B、错误正确答案:【错误】10、问题：若x和N是两个互质的正整数，那么对于任意正整数r,x的r次方与N也互质。（即x的r次方与N没有除1以外的公约数）选项：A、正确B、错误正确答案:【正确】量子信息原理与应用期末测试1、问题：光电效应中，能否打出光电子取决于哪些因素选项：A、光强B、光的频率C、光的入射角度D、光的偏振方向正确答案:【光的频率】2、问题：在Stern-Gerlach实验中使用的外场是？选项：A、非均匀磁场B、均匀磁场C、均匀电场D、非均匀电场正确答案:【非均匀磁场】3、问题：在量子力学中，我们用希尔伯特空间中的向量描述什么？选项：A、物理系统的演化B、物理系统的名字C、物理系统的状态D、物理系统的可观测量正确答案:【物理系统的状态】4、问题：对量子系统的某个物理量做一单次测量，得到测量结果的概率和系统状态在对应本征态上的展开系数有什么关系？选项：A、概率正比于展开系数的模的平方B、概率正比于展开系数平方的模C、概率正比于展开系数的模D、概率正比于展开系数的平方正确答案:【概率正比于展开系数的模的平方】5、问题：对量子系统的某个物理量做一单次测量，得到的测量结果是什么？选项：A、物理量所对应的厄密算子B、物理量所对应厄密算子的本征值C、物理量所对应厄密算子的维度D、物理量所对应厄密算子的本征态正确答案:【物理量所对应厄密算子的本征值】6、问题：是二维希尔伯特空间中的一组正交归一基，对于可观测量算子下面说法正确的是？选项：A、O有两个本征值1和2B、O有两个本征值0和1C、O有两个本征值0和2D、O不是厄密算子正确答案:【O有两个本征值1和2】7、问题：一个二维量子系统S的状态为,是S一个可观测量。那么对S进行O这个可观测量的测量的期望值为？选项：A、B、C、D、正确答案:【】8、问题：其中则选项：A、B、C、D、正确答案:【】9、问题：对一个qubit做一次Hadamard门操作相当于对表示这个qubit量子态的Bloch矢量：选项：A、绕着x轴旋转角度B、绕着x轴和y轴的角平分线旋转角度C、绕着x轴和z轴的角平分线旋转角度D、绕着x轴和y轴的角平分线旋转角度正确答案:【绕着x轴和z轴的角平分线旋转角度】10、问题：对于一个输入态选项：作用一次CNOT门，得到的输出态为A、B、C、D、正确答案:【】11、问题：如果x是n比特的比特串，要判断关于x的函数f(x)是平衡函数还是常数函数，经典算法的复杂度为，如果用Deutsch-Jozsa算法来完成相同任务，则需要调用与f(x)相关的门的次数为多少选项：A、NB、nC、1D、2正确答案:【1】12、问题：下面说法正确的是选项：A、经典算法无法高效地求两个任意正整数的最大公约数B、Shor算法在求xModuloN的阶数时实现了相对于经典算法的指数加速C、目前的经典算法能在多项式时间内实现一般正整数的质因数分解。D、Shor算法分解正整数的计算复杂度在指数量级，比经典算法更高效。正确答案:【Shor算法在求xModuloN的阶数时实现了相对于经典算法的指数加速】13、问题：以下哪些体系可以看作量子比特？选项：A、马赫-曾德尔干涉装置中的光子路径B、电子自旋C、光子极化D、自由运动的自旋1/2粒子的空间位置正确答案:【马赫-曾德尔干涉装置中的光子路径#电子自旋#光子极化】14、问题：选项：是二位希尔伯特空间中正交归一的基失，那么是：A、纯态B、纠缠态C、混态D、可分态正确答案:【纯态#纠缠态】15、问题：利用量子远程传态的方式传递