大学MOOC 量子信息原理与应用(南京大学)1461811176 最新慕课完整章节测试答案

第一章量子力学的实验基础 — 为何需要量子理论？

文章目录

第一章量子力学的实验基础 — 为何需要量子理论？
第二章量子力学的理论框架
第三章量子信息中作为量子位的量子体系
第四章量子位的纯态与混态
第五章多体量子态与量子纠缠
第六章基于量子力学的有趣通讯任务
第七章不可能定理 – 来自量子力学的限制
第八章密码学与保密通信
第九章 Bell不等式和量子关联
第十章熵与信息论
第十一章量子算法与量子计算机

第一章测验1

1、单选题：
‍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
答案: 【取决于如何观测】

2、单选题：
‎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: 氢原子的离散光谱
C: 杨氏双缝实验
D: Stern-Gerlach实验
答案: 【 Stern-Gerlach实验】

3、单选题：
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: Lyman
B: Balmer
C: Paschen
D: 以上都不对
答案: 【 Lyman】

4、单选题：
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: 0
B: 1
C: 2
D: 3
答案: 【 2】

5、单选题：
‏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
答案: 【光的频率】

6、多选题：
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
答案: 【黑体辐射;
康普顿散射;
光电效应】

7、判断题：
氢原子的电子状态用波函数描述，解释了氢原子分立光谱的现象。‏‏
选项：
A: 正确
B: 错误
答案: 【正确】

第一章测验2

1、判断题：
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
答案: 【错误】

2、判断题：
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
答案: 【错误】

3、判断题：
‍Stern–Gerlach实验中，梯度磁场沿竖直放置，可观测到自旋有两个方向。‏
选项：
A: 正确
B: 错误
答案: 【正确】

4、判断题：
‎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
答案: 【错误】

第二章量子力学的理论框架

第二章测验3

1、单选题：
‎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
答案: 【在区间内，波函数模平方的积分】

2、单选题：
‏一维粒子具有完全确切的位置，则动量的不确定度为？‏
选项：
A: 无穷
B: 0
C: h/2, h为普朗克常数
D: h/(4pi)， h为普朗克常数
答案: 【无穷】

3、多选题：
‎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: 取到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
答案: 【取到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、多选题：
‍在无限深方势井的情况下，以下哪些说法是对的？‏
选项：
A: 粒子具有确定的位置
B: 粒子处于在井外的概率为零
C: 粒子处于在井内的概率为零
D: 粒子波函数在边界处为零
答案: 【粒子处于在井外的概率为零;
粒子波函数在边界处为零】

5、多选题：
‌量子力学中，位置与动量的不确定性关系Δx Δp >= 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
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】

第二章测验1

1、单选题：
‍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
答案: 【二维复向量空间】

2、单选题：
‍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
答案: 【物理系统的状态】

3、单选题：
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: 0
B: 1
C: 2
D: 3
答案: 【 2】

4、多选题：
‌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
答案: 【加法;
数乘】

5、判断题：
‌一个电子被束缚在平面上，它在平面上的运动可以看作一个qubit‍‌‍
选项：
A: 正确
B: 错误
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) = (?, ??)。??处应该是多少？‌‌
答案: 【 15】

7、填空题：
‍列向量(1; i)和(i; 1)的内积是多少？‏‍‏
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？‍
答案: 【 5】

第二章测验2

1、单选题：
‏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
答案: 【物理系统的可观测量】

2、单选题：
‌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
答案: 【物理量所对应厄密算子的本征值】

3、单选题：
‌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
答案: 【概率正比于展开系数模的平方】

4、单选题：
‏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
答案: 【薛定谔方程】

5、单选题：
‏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
答案: 【概率守恒】

6、多选题：
‍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
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、多选题：
‎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，在磁场作用下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。
答案: 【银原子自旋为1/2，在磁场作用下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、判断题：
由于单次测量结果的随机性，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
答案: 【错误】