Inégalités entropiques et les limites ultimes de la transmission d'information avec les systèmes bosoniques – BOSONENT

Les technologies quantiques photoniques promettent des applications révolutionnaires comme des communications rapides, sécurisées et longues distances via un internet quantique prédit. Les systèmes bosoniques non-gaussiens sont requis pour des tâches cruciales de traitement de l’information. Sans eux, beaucoup des avantages offerts par la mécanique quantique sont perdus. Ils sont cependant mal compris du point de vue théorique. Le défi de ce projet est de caractériser les capacités des canaux non-gaussiens, i.e. les taux les plus élevés réalisables (limités quantiquement) auxquels ils transmettent l’information de manière fiable, cruciaux pour construire des systèmes de communication. Le projet BOSONENT abordera ce problème en offrant une caractérisation approfondie des canaux bosoniques non-gaussiens pour la transmission d’information. BOSONENT a trois objectifs principaux, chacun une contribution majeure au domaine : (i) développer de nouveaux outils théoriques pour caractériser les systèmes non-gaussiens, en particulier leurs entropies, dont dépendent les capacités ; (ii) prouver des inégalités entropiques qui révèlent le comportement de l’information dans les canaux bosoniques ; (iii) proposer des formules et bornes pour diverses capacités de canaux non-gaussiens, tel que les capacités classiques, quantiques et privées. Des méthodes préliminaires basées sur les fonctions génératrices que j’ai développé pour décrire les propriétés informationnelles des systèmes non-gaussiens sont prometteuses pour s’attaquer aux problèmes en question et constituent la base du projet. Ces nouvelles méthodologies offrent une rupture par rapport aux approches actuelles employées pour étudier les systèmes gaussiens. Un impact significatif au-delà des communications quantiques, e.g. en computation quantique, est anticipé. En technologies, le projet contribuera aux fondations d’un internet quantique en orientant la conception de systèmes de communication à grande échelle.