Le domaine d'étude concerné par les tâches de traitement de l'information réalisables à l'aide de systèmes mécaniques quantiques.La théorie de l'information quantique étudie la manière dont l'information peut être stockée, traitée et transmise à l'aide de systèmes mécaniques quantiques. Contrairement aux bits classiques, qui sont soit 0 soit 1, les bits quantiques (qubits) peuvent exister en superpositions des deux états, et plusieurs qubits peuvent être intriqués, créant des corrélations sans équivalent classique. Ce domaine explore les limites fondamentales et les possibilités du traitement de l'information dans le règne quantique.
Le domaine a été formellement établi dans les années 1980 et 1990, avec des contributions fondatrices de Charles Bennett, Gilles Brassard et d'autres. La proposition de Richard Feynman en 1982 pour la simulation quantique est souvent citée comme une idée motivante.
La théorie utilise les mathématiques des espaces de Hilbert et l'algèbre linéaire pour décrire les états et les opérations quantiques. L'information est quantifiée à l'aide de mesures d'entropie comme l'entropie de von Neumann, qui généralise l'entropie classique de Shannon. Les protocoles clés incluent la téléportation quantique, le codage superdense et la distribution de clés quantiques, qui exploitent tous l'intrication et la superposition pour accomplir des tâches impossibles ou inefficaces en classique.
La théorie de l'information quantique sous-tend l'informatique quantique, la cryptographie quantique et les réseaux de communication quantiques, avec des démonstrations expérimentales dans des laboratoires du monde entier.
La distribution de clés quantiques a été démontrée via des liaisons par satellite, permettant une communication sécurisée entre continents.
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