Les informations sont généralement stockées dans des systèmes physiques, tels que les dispositifs de mémoire. Mais dans une nouvelle étude, les physiciens ont étudié une autre façon de stocker et de cacher des informations, c'est-à-dire en le stockant uniquement dans les corrélations quantiques entre deux ou plusieurs systèmes, plutôt que dans les systèmes eux-mêmes. Cette idée, qui s'appelle "masquer, " est un moyen de rendre l'information inaccessible à tous, sans la détruire (car détruire l'information quantique est impossible).

Bien que des recherches antérieures aient montré qu'il est possible de masquer des informations classiques, dans la nouvelle étude, les physiciens montrent que masquer l'information quantique pour deux systèmes est impossible en général, à quelques exceptions près. Les résultats mettent en évidence une différence importante entre l'information classique et l'information quantique, et - en raison des exceptions - peut conduire à des applications potentielles pour le partage secret d'informations quantiques.

Les physiciens, Kavan Modi à l'Université Monash en Australie, avec Arun Kumar Pati, Aditi Sen(De) et Ujjwal Sen au Harish-Chandra Research Institute en Inde, ont publié un article sur l'impossibilité de masquer l'information quantique dans un récent numéro de Lettres d'examen physique .

Pas de masquage

"L'information quantique diffère de l'information classique à bien des égards, " Pati a dit Phys.org . "Les chercheurs ont réfléchi à cette question depuis les premiers jours de l'information quantique et sont arrivés à plusieurs résultats de non-droit importants, comme le non-clonage, le non-suppression, et les théorèmes de non-cacher." (En 2007, Pati et son coauteur Samuel Braunstein ont prouvé le théorème de non-cache.)

Comme leurs noms l'indiquent, ces théorèmes interdits interdisent le clonage, suppression, et la dissimulation de l'information quantique — toutes les opérations qui sont permises pour l'information classique. La différence se produit parce que les théorèmes de non-droit découlent directement des lois fondamentales de la mécanique quantique et n'ont donc pas d'homologues classiques, ce qui suggère que l'information quantique est en un sens plus robuste que l'information classique.

La nouvelle étude ajoute un autre théorème de non-droit à la liste :le théorème de non-masquage. Les physiciens ont prouvé qu'il est impossible de cartographier l'information quantique (sous forme d'états quantiques) à partir d'un système physique, UNE, aux corrélations quantiques entre A et un deuxième système physique, B, de telle sorte que ni A ni B ne contiennent cette information. C'est-à-dire, il n'est pas possible de stocker complètement l'information quantique dans les corrélations, en quelque sorte « l'étaler » entre les deux systèmes.

"Dans le processus de masquage, on se pose la question :si l'information quantique n'est pas là ni dans le sous-système A ni dans le sous-système B, cette information peut-elle rester uniquement dans les corrélations quantiques, qu'Einstein a appelé les corrélations « effrayantes » ?", a déclaré Modi. « Le masquage a plus à voir avec le blindage complet des informations dans les deux sous-systèmes, de sorte qu'il n'est pas possible de lire par A ou B. Ensuite, nous prouvons que si l'information quantique est aveugle aux deux sous-systèmes A et B, et nous voulons garder les informations cachées uniquement dans les corrélations effrayantes, alors cela n'est pas autorisé par la mécanique quantique.

Exceptions notables

Bien que le théorème de non-masquage soit valable pour les états quantiques arbitraires, les physiciens montrent également qu'un nombre étonnamment élevé d'états quantiques spéciaux sont masquables. Des exceptions similaires existent pour les théorèmes de non-clonage et de non-suppression, où de même le clonage et la suppression sont possibles pour certains états quantiques, comme les états orthogonaux. Ensemble, ces résultats montrent à quel point la frontière est floue entre l'information quantique et classique.

Un autre avertissement du théorème de non-masquage est qu'il ne vaut que pour deux systèmes. Lorsqu'un troisième système est inclus, les physiciens montrent que le masquage peut être possible pour n'importe quel état quantique arbitraire. Cependant, les scientifiques notent qu'il existe des moyens de contourner ce masquage, au moins partiellement.

"La collusion entre deux des parties peut révéler une partie des informations quantiques masquées en utilisant une stratégie appelée codes de correction d'erreur, qui traite de l'encodage de l'information quantique dans des états multipartites, " dit Sen.

Implications d'impossibilité

Une implication des nouveaux résultats est qu'ils montrent qu'il est impossible de concevoir un "protocole d'engagement de qubit, " qui généralise les fameux résultats du " no bit engagement ". (0, 1, ou une superposition des deux). Des études antérieures ont montré que l'engagement est impossible pour les bits, et la nouvelle étude ajoute maintenant que c'est également impossible pour les qubits. Cela signifie que quelqu'un peut toujours tricher en prétendant choisir un état qubit, mais ensuite basculer. Comme l'expliquent les physiciens, les résultats de l'engagement sans bit/qubit ont des implications importantes pour la conception de protocoles de communication quantique sécurisés.

"L'une des implications les plus importantes du théorème de non-masquage est que cela conduit à un nouveau résultat d'impossibilité, à savoir, l'engagement sans qubit, " Dit Pati. " Puisqu'il n'est pas possible de dissimuler des informations uniquement dans les corrélations, il est impossible de rendre Alice et Bob aveugles à l'information quantique. En d'autres termes, deux parties ne peuvent pas être aveugles en même temps, si l'information quantique est codée dans des états bipartites conjoints. On peut être aveugle, mais pas les deux. Dans tous les cas, l'information ne peut être gardée secrète que dans les corrélations. C'est plus fort que le protocole d'engagement sans bit."

À l'avenir, les physiciens prévoient d'approfondir l'étude du théorème de non-masquage et de ses exceptions :les ensembles masquables et les masques partiels.

"Cela peut s'avérer utile pour concevoir des protocoles d'informations quantiques qui nécessitent de cacher et de partager secrètement des informations quantiques, " dit Sen(De).

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