As informações são normalmente armazenadas em sistemas físicos, como dispositivos de memória. Mas em um novo estudo, físicos investigaram uma forma alternativa de armazenar e ocultar informações, que é armazenando-o apenas nas correlações quânticas entre dois ou mais sistemas, em vez de nos próprios sistemas. Esta ideia, que é chamado de "mascaramento, "é uma forma de tornar as informações inacessíveis a todos, sem destruí-lo (já que destruir a informação quântica é impossível).

Embora pesquisas anteriores tenham mostrado que é possível mascarar informações clássicas, no novo estudo, os físicos mostram que mascarar informações quânticas para dois sistemas é impossível em geral, com certas exceções. Os resultados destacam uma diferença importante entre as informações clássicas e quânticas, e - devido às exceções - pode levar a aplicações potenciais para o compartilhamento secreto de informações quânticas.

Os físicos, Kavan Modi na Monash University na Austrália, junto com Arun Kumar Pati, Aditi Sen (De) e Ujjwal Sen no Harish-Chandra Research Institute na Índia, publicaram um artigo sobre a impossibilidade de mascarar informações quânticas em uma edição recente da Cartas de revisão física .

Sem máscara

"As informações quânticas diferem das informações clássicas de muitas maneiras, "Pati disse Phys.org . "Os pesquisadores têm refletido sobre essa questão desde os primeiros dias da informação quântica e chegaram a vários resultados proibidos importantes, como a não clonagem, a não exclusão, e os teoremas de não esconder. "(Em 2007, Pati e o co-autor Samuel Braunstein provaram o teorema de não se esconder.)

Como seus nomes sugerem, esses teoremas proibidos proíbem a clonagem, deletando, e ocultação de informações quânticas - todas as operações permitidas para informações clássicas. A diferença ocorre porque os teoremas proibidos surgem diretamente das leis fundamentais da mecânica quântica e, portanto, não têm contrapartes clássicas, o que sugere que a informação quântica é, em certo sentido, mais robusta do que a informação clássica.

O novo estudo adiciona outro teorema proibido à lista:o teorema do não mascaramento. Os físicos provaram que é impossível mapear informações quânticas (na forma de estados quânticos) de um sistema físico, UMA, às correlações quânticas entre A e um segundo sistema físico, B, de forma que nem A nem B contenham essa informação. Isso é, não é possível armazenar completamente as informações quânticas nas correlações, em certo sentido, "espalhando-o" entre os dois sistemas.

"No processo de mascaramento, fazemos a pergunta:Se a informação quântica não estiver lá nem no subsistema A ou no subsistema B, essa informação pode permanecer apenas nas correlações quânticas, que Einstein chamou de correlações 'fantasmagóricas'? ", disse Modi." Mascarar tem mais a ver com blindagem completa de informações em ambos os subsistemas, de modo que não é possível ler por A ou B. Então, provamos que, se a informação quântica é cega para os subsistemas A e B, e queremos manter as informações ocultas apenas nas correlações assustadoras, então isso não é permitido pela mecânica quântica. "

Exceções notáveis

Embora o teorema de não mascaramento seja válido para estados quânticos arbitrários, os físicos também mostram que um número surpreendentemente grande de estados quânticos especiais são mascaráveis. Exceções semelhantes existem para os teoremas de não clonagem e não exclusão, onde da mesma forma clonar e deletar é possível para certos estados quânticos, como estados ortogonais. Juntos, essas descobertas mostram o quão borrada é a fronteira entre as informações quânticas e clássicas.

Uma outra ressalva do teorema do não-mascaramento é que ele vale apenas para dois sistemas. Quando um terceiro sistema é incluído, os físicos mostram que o mascaramento pode ser possível para qualquer estado quântico arbitrário. Contudo, os cientistas observam que existem maneiras de contornar esse mascaramento, pelo menos parcialmente.

"O conluio entre quaisquer duas partes pode revelar parte das informações quânticas mascaradas usando uma estratégia chamada códigos de correção de erro, que lida com a codificação de informações quânticas em estados multipartidos, "Sen disse.

Impossibilidade de implicações

Uma implicação dos novos resultados é que eles mostram que é impossível projetar um "protocolo de compromisso qubit, "que generaliza os resultados famosos para" nenhum compromisso de bit ". Esta linha de pesquisa aborda a questão de saber se é possível para uma parte se comprometer a escolher o estado de um bit (0 ou 1) ou - no novo resultado - um qubit (0, 1, ou uma superposição de ambos). Estudos anteriores mostraram que o compromisso é impossível para bits, e o novo estudo agora acrescenta que também é impossível para qubits. Isso significa que alguém sempre pode trapacear fingindo escolher um estado qubit, mas depois mudando. Como explicam os físicos, os resultados de compromisso no-bit / qubit têm implicações importantes para o projeto de protocolos de comunicação quântica seguros.

"Uma das implicações mais importantes do teorema de não mascaramento é que isso leva a um novo resultado de impossibilidade, nomeadamente, o compromisso sem qubit, "Pati disse." Já que não é possível esconder informações apenas nas correlações, é impossível tornar Alice e Bob cegos para as informações quânticas. Em outras palavras, duas partes não podem ser cegas ao mesmo tempo, se a informação quântica é codificada em estados bipartidos conjuntos. Alguém pode ser cego, mas não ambos. Em ambos os casos, as informações não podem ser mantidas em segredo apenas nas correlações. Isso é mais forte do que o protocolo de confirmação sem bits. "

No futuro, os físicos planejam investigar mais a fundo o teorema do não-mascaramento e suas exceções - os conjuntos mascaráveis ​​e os mascaradores parciais.

"Isso pode ser útil para projetar protocolos de informações quânticas que exigem a ocultação e o compartilhamento secreto de informações quânticas, "Sen (De) disse.

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