title: Alice's Paradox: a statistical violation of no signaling theorem?
title: Il Paradosso di Alice: Misurazione e Comunicazione tramite Entanglement Tripartito
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Cambi, Pietro
Publisher: name: Zenodo
Year: 2024
Subjects: subject: Quantum physics

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Sommario Introduciamo il Paradosso di Alice, un nuovo protocollo di comunicazionequantistica che sfrutta stati entangled Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) tripar-titi distribuiti tra la Terra e i satelliti. Questo protocollo permette a due parti, Bobe Charlie, situate insieme su un satellite, di determinare se una terza parte, Alice,ha effettuato una misurazione sul suo qubit senza alcuna comunicazione direttadurante la fase di misurazione. Alice codifica un valore bit scegliendo di misurare(codificando bit 1) o non misurare (codificando bit 0) il suo qubit nella base diHadamard. Forniamo un’analisi approfondita dello stato GHZ, giustificando la suaselezione come stato entangled ottimale per questo protocollo. Estendiamo questoconcetto proponendo uno scenario di comunicazione multi-bit, "W Planck!", e det-tagliamo le implicazioni di tale codifica. Un’analisi rigorosa della sicurezza includedimostrazioni formali contro vari vettori di attacco e una comparazione dettagliatacon protocolli esistenti. Discutiamo potenziali integrazioni con schemi crittograficiquantistici esistenti. I nostri risultati di simulazione dimostrano che il parametro diBell S distingue in modo affidabile tra scenari in cui Alice misura o non misura ilsuo qubit, con valori medi di S > 2 e S ≤ 2, rispettivamente, rafforzando l’efficaciadel protocollo. Questi risultati evidenziano il potenziale del protocollo nelle ap-plicazioni di comunicazione quantistica sicura, calcolo quantistico distribuito e retiquantistiche, sottolineando al contempo questioni fondamentali sollevate riguardoalla non-località quantistica e alla causalità.
description: SummaryWe introduce Alice's Paradox, a new communication protocolquantum physics that exploits entangled Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) tripar-statestites distributed between Earth and satellites. This protocol allows for two parties, Boband Charlie, located together on a satellite, to determine whether a third party, Alice,made a measurement on its qubit without any direct communicationduring the measurement phase. Alice encodes a bit value by choosing to measure(coding bit 1) or not measuring (coding bit 0) its qubit in the basis ofHadamard. We provide an in-depth analysis of the GHZ state, justifying itsselection as the optimal entangled state for this protocol. Let's extend thisconcept by proposing a multi-bit communication scenario, "W Planck!", and det-let's cut through the implications of such coding. A rigorous security analysis includesformal demonstrations against various attack vectors and a detailed comparisonwith existing protocols. We discuss potential integrations with cryptographic schemesexisting quantum systems. Our simulation results demonstrate that the parameter ofBell S reliably distinguishes between scenarios in which Alice measures or does not measure theits qubit, with average values of S > 2 and S ≤ 2, respectively, strengthening the effectivenessof the protocol. These results highlight the potential of the protocol in applicationsapplications of secure quantum communication, distributed quantum computing and networksquantum technologies, while highlighting fundamental questions raised regardingto quantum non-locality and causality.