La información generalmente se almacena en sistemas físicos, como dispositivos de memoria. Pero en un nuevo estudio, Los físicos han investigado una forma alternativa de almacenar y ocultar información, que es almacenándolo solo en las correlaciones cuánticas entre dos o más sistemas, en lugar de en los propios sistemas. Esta idea, que se llama "enmascaramiento, "es una forma de hacer que la información sea inaccesible para todos, sin destruirlo (ya que destruir la información cuántica es imposible).

Aunque investigaciones anteriores han demostrado que es posible enmascarar información clásica, En el nuevo estudio, los físicos muestran que enmascarar la información cuántica para dos sistemas es imposible en general, con ciertas excepciones. Los resultados destacan una diferencia importante entre la información clásica y cuántica, y, debido a las excepciones, puede dar lugar a aplicaciones potenciales para compartir información cuántica en secreto.

Los físicos Kavan Modi en la Universidad de Monash en Australia, junto con Arun Kumar Pati, Aditi Sen (De) y Ujjwal Sen en el Instituto de Investigación Harish-Chandra en India, han publicado un artículo sobre la imposibilidad de enmascarar información cuántica en un número reciente de Cartas de revisión física .

Sin enmascaramiento

"La información cuántica se diferencia de la información clásica en muchos aspectos, "Pati dijo Phys.org . "Los investigadores han reflexionado sobre esta cuestión desde los primeros días de la información cuántica y han obtenido varios resultados importantes de no ir, como la no clonación, el no-borrado, y los teoremas de no ocultarse ". (En 2007, Pati y el coautor Samuel Braunstein demostraron el teorema de no ocultarse).

Como sugieren sus nombres, estos teoremas prohibidos prohíben la clonación, borrar y ocultación de información cuántica:todas las operaciones permitidas para la información clásica. La diferencia se produce porque los teoremas de no pasa surgen directamente de las leyes fundamentales de la mecánica cuántica y, por lo tanto, no tienen contrapartes clásicas. lo que sugiere que la información cuántica es, en cierto sentido, más robusta que la información clásica.

El nuevo estudio agrega otro teorema de no ir a la lista:el teorema de no enmascaramiento. Los físicos demostraron que es imposible mapear información cuántica (en forma de estados cuánticos) de un sistema físico, A, a las correlaciones cuánticas entre A y un segundo sistema físico, B, de tal manera que ni A ni B contengan esa información. Es decir, no es posible almacenar completamente la información cuántica en las correlaciones, en cierto sentido, "distribuirlo" entre los dos sistemas.

"En el proceso de enmascaramiento, Hacemos la pregunta:si la información cuántica no existe ni en el subsistema A ni en el subsistema B, ¿Puede esa información permanecer solo en las correlaciones cuánticas, que Einstein llamó las correlaciones 'espeluznantes'? ", Dijo Modi." El enmascaramiento tiene más que ver con el blindaje completo de la información en ambos subsistemas, de modo que no es posible leer por A o B. Entonces, Demostramos que si la información cuántica es ciega para los subsistemas A y B, y queremos mantener la información oculta solo en las correlaciones espeluznantes, entonces eso no está permitido por la mecánica cuántica ".

Excepciones notables

Aunque el teorema sin enmascaramiento es válido para estados cuánticos arbitrarios, los físicos también muestran que un número sorprendentemente grande de estados cuánticos especiales se pueden enmascarar. Existen excepciones similares para los teoremas de no clonación y no eliminación, donde igualmente es posible la clonación y eliminación para ciertos estados cuánticos, como estados ortogonales. Juntos, Estos hallazgos muestran cuán borroso es el límite entre la información cuántica y clásica.

Una advertencia adicional del teorema sin enmascaramiento es que solo se aplica a dos sistemas. Cuando se incluye un tercer sistema, los físicos muestran que el enmascaramiento puede ser posible para cualquier estado cuántico arbitrario. Sin embargo, los científicos señalan que hay formas de sortear este enmascaramiento, al menos parcialmente.

"La colusión entre dos de las partes puede revelar parte de la información cuántica enmascarada mediante el uso de una estrategia llamada códigos de corrección de errores, que se ocupa de la codificación de información cuántica en estados multipartitos, "Dijo Sen.

Imposibilidad de la imposibilidad

Una de las implicaciones de los nuevos resultados es que muestran que es imposible diseñar un "protocolo de compromiso de qubit, "que generaliza los famosos resultados de" sin compromiso de bit ". Esta línea de investigación aborda la cuestión de si es posible que una de las partes se comprometa a elegir el estado de un bit (0 o 1) o, en el nuevo resultado, un qubit (0, 1, o una superposición de ambos). Estudios anteriores han demostrado que el compromiso es imposible para los bits, y el nuevo estudio ahora agrega que también es imposible para los qubits. Esto significa que alguien siempre puede hacer trampa pretendiendo elegir un estado qubit, pero luego cambiando. Como explican los físicos, los resultados del compromiso de no bits / qubit tienen importantes implicaciones para el diseño de protocolos de comunicación cuántica seguros.

"Una de las implicaciones más importantes del teorema sin enmascaramiento es que esto conduce a un nuevo resultado de imposibilidad, a saber, el compromiso de no qubit, ", Dijo Pati." Dado que no es posible ocultar información solo en las correlaciones, es imposible cegar a Alice y Bob a la información cuántica. En otras palabras, dos partes no pueden ser ciegas al mismo tiempo, si la información cuántica está codificada en estados bipartitos conjuntos. Uno puede ser ciego pero no ambos. En cualquier caso, la información no puede mantenerse en secreto solo en las correlaciones. Esto es más fuerte que el protocolo de compromiso sin bits ".

En el futuro, los físicos planean investigar más a fondo el teorema de no enmascaramiento y sus excepciones:los conjuntos enmascarables y los enmascaradores parciales.

"Esto puede resultar útil para diseñar protocolos de información cuántica que requieren ocultar y compartir en secreto información cuántica," "Sen (De) dijo.

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