La théorie de l'information quantique, parfois abrégée simplement en information quantique, est un développement de la théorie de l'information de Claude Shannon exploitant les propriétés de la mécanique quantique, notamment le principe de superposition ou encore l'intrication. L'unité qui est utilisée pour quantifier l'information quantique est le qubit, par analogie avec le bit d'information classique.
Parmi les sous-branches de l'information quantique, on peut notamment citer :
L'informatique quantique
La cryptographie quantique
Les codes correcteurs quantiques
Les communications quantiques
En 1982, Richard Feynman fait le constat de la complexité à simuler des systèmes quantiques par un ordinateur classique. Cette difficulté provient de la propriété que possèdent ces systèmes de pouvoir se trouver simultanément dans une superposition d'états quantiques. Il propose alors de construire un ordinateur quantique qui exploiterait le parallélisme quantique et permettrait ainsi de simuler efficacement le comportement de tout système quantique. La même année, Paul Benioff émet l'idée inverse d'utiliser un ordinateur quantique pour mener à bien des calculs classiques de manière exponentiellement plus efficace qu'avec un ordinateur classique.
Parallèlement, Wootters, Zurek, et Dieks énoncent le théorème de non-clonage, qui énonce qu'un état quantique arbitraire ne peut être dupliqué. Ce théorème est fondamental en théorie de l'information quantique, car il impose une limite physique stricte à ce qu'il est possible de faire avec les qubits.
En 1984, Charles H. Bennett et Gilles Brassard mettent au point un protocole de distribution de clé quantique, le BB84, permettant à deux protagonistes de partager une clé secrète de façon inconditionnellement sûre. La sécurité du protocole repose sur l'utilisation de photons comme qubits et deux principes physiques que sont le théorème de non-clonage et le postulat de réduction du paquet d'onde.
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The course introduces the paradigm of quantum computation in an axiomatic way. We introduce the notion of quantum bit, gates, circuits and we treat the most important quantum algorithms. We also touch
This lecture describes advanced concepts and applications of quantum optics. It emphasizes the connection with ongoing research, and with the fast growing field of quantum technologies. The topics cov
After introducing the foundations of classical and quantum information theory, and quantum measurement, the course will address the theory and practice of digital quantum computing, covering fundament
Le théorème d'impossibilité du clonage quantique est un résultat de mécanique quantique qui interdit la copie à l'identique d'un état quantique inconnu et arbitraire. Il a été énoncé en 1982 par Wootters, Zurek, et Dieks. Ce théorème a d'importantes conséquences en informatique quantique. Par exemple, il fait en sorte qu'il est impossible d'adapter un code quantique directement du code de répétition de la théorie des codes classique. Ceci rend la tâche d'élaborer un code quantique difficile par rapport aux codes classiques.
En mécanique quantique, l'intrication quantique, ou enchevêtrement quantique, est un phénomène dans lequel deux particules (ou groupes de particules) forment un système lié, et présentent des états quantiques dépendant l'un de l'autre quelle que soit la distance qui les sépare. Un tel état est dit « intriqué » ou « enchevêtré », parce qu'il existe des corrélations entre les propriétés physiques observées de ces particules distinctes. En effet, le théorème de Bell démontre que l'intrication donne lieu à des actions non locales.
Le problème de la mesure quantique consiste en un ensemble de problèmes, qui mettent en évidence des difficultés de corrélation entre les postulats de la mécanique quantique et le monde macroscopique tel qu'il nous apparaît ou tel qu'il est mesuré.
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EPFL2024
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Quantum sensors and qubits are usually two-level systems (TLS), the quantum analogues of classical bits assuming binary values 0 or 1. They are useful to the extent to which superpositions of 0 and 1 persist despite a noisy environment. The standard prescr ...
Chaos sets a fundamental limit to quantum-information processing schemes. We study the onset of chaos in spatially extended quantum many-body systems that are relevant to quantum optical devices. We consider an extended version of the Tavis-Cummings model ...