Quantum information (thông tin lượng tử) là lĩnh vực nghiên cứu cách thông tin được biểu diễn, xử lý và truyền đi khi tuân theo các quy luật của cơ học lượng tử, thay vì các quy luật cổ điển.
Trong công nghệ truyền thống, thông tin được mã hóa bằng bit, mỗi bit chỉ có thể là 0 hoặc 1. Ngược lại, trong quantum information, đơn vị cơ bản là qubit. Nhờ hiện tượng chồng chập lượng tử, một qubit có thể biểu diễn nhiều khả năng cùng lúc (không chỉ 0 hoặc 1). Khi nhiều qubit kết hợp và tạo ra tương quan/vướng víu lượng tử, thông tin không còn nằm ở từng qubit riêng lẻ mà nằm ở trạng thái chung của cả hệ—điều mà thông tin cổ điển không làm được.
Một đặc điểm then chốt của thông tin lượng tử là thông tin gắn liền với trạng thái vật lý. Việc đo sẽ làm thay đổi trạng thái; và không thể sao chép hoàn hảo một trạng thái lượng tử (định lý không sao chép). Chính những giới hạn “kỳ lạ” này lại trở thành tài nguyên: trong truyền thông lượng tử, bất kỳ hành vi nghe lén nào cũng để lại dấu vết; trong tính toán lượng tử, chồng chập và tương quan cho phép điều khiển giao thoa xác suất để làm nổi bật đáp án đúng.
Quantum information cũng mở rộng cách ta hiểu giới hạn của xử lý thông tin trong tự nhiên: thông tin có thể nén đến đâu, truyền an toàn thế nào, và xử lý nhanh ra sao khi tận dụng các hiệu ứng lượng tử. Vì vậy, nó là cầu nối liên ngành giữa vật lý, toán học và khoa học máy tính, đồng thời là ngôn ngữ chung để mô tả các công nghệ lượng tử hiện đại.
Ví dụ của quantum information trong an ninh dữ liệu.
Giả sử Alice muốn gửi khóa bí mật cho Bob.
-
Alice mã hóa bit bằng trạng thái lượng tử (photon)
-
Bob đo photon để nhận khóa
-
Nếu có Eve nghe lén:
-
Eve bắt buộc phải đo
-
Việc đo làm thay đổi trạng thái
-
Alice và Bob phát hiện ra ngay
Nguồn tham khảo
- https://cnqo.phys.strath.ac.uk/research/quantum-information/
- https://www.symmetrymagazine.org/article/what-is-quantum-information?language_content_entity=und
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét