title: Alice's Paradox: An Apparent Statistical Non-Compliance with the 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

description:  

We introduce Alice’s Paradox, a novel quantum communication protocol thatleverages tripartite GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger) entangled states to encodeand transmit classical information with enhanced security and reduced reliance onclassical communication. In this protocol, Alice encodes a bit by choosing to measureor not measure her qubit in the computational basis, influencing the statisticalcorrelations observed by Bob and Charlie, who share entanglement with her.We present a comprehensive theoretical framework, including detailed mathematicalanalysis and formal security proofs, demonstrating the protocol’s robustnessagainst advanced attack strategies. We thoroughly compare our protocol with existingquantum communication protocols, highlighting its advantages and uniquefeatures. We also provide a detailed technical analysis of the practical challengesassociated with implementing the protocol, proposing realistic solutions to enhanceexperimental feasibility, including an in-depth discussion of a potential CubeSatbasedexperimental setup. Furthermore, we engage deeply with the philosophicalimplications of our work, discussing its impact on quantum foundations and interpretationsof quantum mechanics. Our findings contribute to advancing the field ofquantum communication and open new avenues for secure information transmission.
description: 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.