Quantum nonlocality and communication complexity
Institution:
Paris 7Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Les fondements de l'informatique ont subi un bouleversement face à l'émergence du calcul quantique comme nouveau modèle de calcul. Nous nous intéresserons dans cette thèse à la complexité de la communication, vue sous l'angle de la théorie de l'information quantique. En complexité de la communication, on cherche à savoir combien de communication il faut pour résoudre des problèmes où les entrées sont réparties entre les entités de calcul. Cette thèse présente un moyen d'obtenir des bornes inférieures en complexité de la communication en exploitant des idées liées à l'étude de phénomènes quantiques tels que la nonlocalité. Ces méthodes sont alors comparées aux méthodes déjà connues dans la littérature et permettent d'obtenir une nouvelle famille d'inégalités de Bell. Nous montrons aussi dans cette thèse, en utilisant les connections entre complexité de la communication et nonlocalité quantique, que toutes les bornes inférieures connues utilisées en complexité de la communication sont des bornes inférieures pour la complexité de l'information. Ceci renforce l'idée que ces deux quantités sont équivalentes et permet d'obtenir plusieurs résultats de sommes directes en complexité de la communication pour des fonctions souvent étudiées.
Abstract FR:
Quantum computing raises a lot of questions related to the foundations of computing. We study, in this thesis, a complexity model called communication complexity, where we study the amount of communication required to solve a distributed task. We study this model from the perspective of quantum information theory. This thesis introduces a new way of obtaining lower bounds on communication complexity, using ideas developed in the study of quantum nonlocality. These methods are compared to previously known lower-bound methods and allow us to define a new family of Bell inequalities. We also prove in this thesis that ail previously known lower bounds for communication complexity are also lower bounds on information complexity. This witnesses the potential equivalence between these two measures of complexity and allows us to obtain direct sum results on the communication complexity of very-well studied functions.