Resumo: O estudo da comunicação quântica é o ramo da ciência que lida com a transmissão de informações usando sistemas quânticos. Esse ramo usa propriedades exclusivas dos sistemas quânticos, como superposição e emaranhamento, para realizar tarefas como codificação densa e distribuição quântica de chaves. Cenários de prepara-e-mede são abstrações úteis que fornecem uma base comum para esses protocolos. Nesses cenários, o procedimento envolve preparar o sistema em um determinado estado, transferi-lo de um local para outro e o medir de maneira a observar suas propriedades. Nos últimos anos, o uso do emaranhamento como recurso em cenários de prepara-e-mede começou a ser sistematicamente investigado, mas muitas questões cruciais ainda permanecem sem resposta. Neste trabalho, pretendemos explorar tais cenários e fornecer respostas a algumas das questões seminais nesta área. Especificamente, mostramos que em cenários onde o emaranhamento é um recurso livre, as mensagens quânticas são equivalentes às mensagens clássicas com o dobro da capacidade. Além disso, provamos que é sempre vantajoso para as partes compartilhar estados emaranhados de dimensão maior que a mensagem transmitida. Além disso, mostramos que estados unsteerable não fornecem nenhuma vantagem em tarefas clássicas de comunicação. Isso prova que nem todos os estados emaranhados são recursos úteis nesses cenários e estabelece um vínculo interessante entre a steering quântico e a não-classicidade em cenários de prepara-e-mede. No geral, este trabalho fornece novos insights sobre o potencial de usar o emaranhamento como um recurso em tarefas de comunicação e destaca a importância de mais pesquisas nesta área Ver menos

Abstract: Quantum communication is the branch of science that deals with the transmission of information using quantum mechanical systems. It uses the unique properties of quantum systems, such as superposition and entanglement, to accomplish tasks like dense coding and quantum key distribution. Prepare-and-measure scenarios are useful abstractions that provide a common basis for these protocols. The procedure involves preparing the system in a particular state, transferring it from one location to another, and then measuring it to observe its properties. In recent years, the use of entanglement as a resource in prepare-and-measure scenarios has started to be systematically investigated, but many crucial questions still remain unanswered. In this work, we aim to explore such scenarios and provide answers to some of the seminal questions in this field. Specifically, we show that in scenarios where entanglement is a free resource, quantum messages are equivalent to classical messages with twice the capacity. Additionally, we prove that it is always advantageous for the parties to share entangled states of dimension greater than the transmitted message. Furthermore, we show that unsteerable states do not provide any advantage in classical communication tasks. This proves that not all entangled states are useful resources in these scenarios, and establishes an interesting link between quantum steering and nonclassicality in prepare-and-measure scenarios. Overall, this work provides new insights into the potential of using entanglement as a resource in communication tasks and highlights the importance of further research in this field Ver menos