論文の概要: Robust self-testing of steerable quantum assemblages and its applications on device-independent quantum certification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.02823v3
• Date: Thu, 23 Sep 2021 09:36:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-04 07:35:20.155248
• Title: Robust self-testing of steerable quantum assemblages and its applications on device-independent quantum certification
• Title（参考訳）: ステアブル量子集合体のロバスト自己試験とデバイス非依存量子認証への応用
• Authors: Shin-Liang Chen and Huan-Yu Ku and Wenbin Zhou and Jordi Tura and Yueh-Nan Chen
• Abstract要約: ベルの不等式が与えられた場合、その最大量子違反は、局所的なユニタリまで、各パーティまたは1つの量子状態の単一の測定セットによってのみ達成できる場合、自己検定のような現象を指す。 我々は「ステアブル量子集合体のロバスト自己検査」という枠組みを提案する。 我々の結果はデバイス非依存(DI)であり、つまり、共有状態と関連する測定装置に関する仮定は行われない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Given a Bell inequality, if its maximal quantum violation can be achieved only by a single set of measurements for each party or a single quantum state, up to local unitaries, one refers to such a phenomenon as self-testing. For instance, the maximal quantum violation of the Clauser-Horne-Shimony-Holt inequality certifies that the underlying state contains the two-qubit maximally entangled state and the measurements of one party contains a pair of anti-commuting qubit observables. As a consequence, the other party automatically verifies the set of states remotely steered, namely the "assemblage", is in the eigenstates of a pair of anti-commuting observables. It is natural to ask if the quantum violation of the Bell inequality is not maximally achieved, or if one does not care about self-testing the state or measurements, are we capable of estimating how close the underlying assemblage is to the reference one? In this work, we provide a systematic device-independent estimation by proposing a framework called "robust self-testing of steerable quantum assemblages". In particular, we consider assemblages violating several paradigmatic Bell inequalities and obtain the robust self-testing statement for each scenario. Our result is device-independent (DI), i.e., no assumption is made on the shared state and the measurement devices involved. Our work thus not only paves a way for exploring the connection between the boundary of quantum set of correlations and steerable assemblages, but also provides a useful tool in the areas of DI quantum certification. As two explicit applications, we show 1) that it can be used for an alternative proof of the protocol of DI certification of all entangled two-qubit states proposed by Bowles et al., and 2) that it can be used to verify all non-entanglement-breaking qubit channels with fewer assumptions compared with the work of Rosset et al.
• Abstract（参考訳）: ベルの不等式が与えられた場合、その最大量子違反が局所的なユニタリまで、各パーティまたは単一の量子状態の単一の測定セットによってのみ達成される場合、自己検査のような現象を指す。 例えば、Cluser-Horne-Shimony-Holtの不等式における最大量子違反は、基底状態が2量子ビットの最大エンタングル状態を含むことを証明し、一方の測定は2つの反可換キュービット可観測物を含む。 その結果、相手はリモートで操作された状態の集合、すなわち「アセンブラージュ」を自動的に検証し、対の反可換可観測物の固有状態にある。 ベルの不等式に対する量子的違反が極大に達成されないのか、あるいは状態や測定を自己テストすることに関心がないのか、あるいは、基底となる集合体が基準値にどの程度近いかを推定できるのかを問うのは自然である。 本研究では, "robust self-testing of steerable quantum assemblages" と呼ばれるフレームワークを提案することにより,デバイス非依存的な推定を行う。 特に,複数のパラダイム的ベルの不等式に違反する集合体を考察し,各シナリオに対して頑健な自己検査文を得る。 我々の結果はデバイス非依存(DI)であり、つまり、共有状態と関連する測定装置に関する仮定は行われない。 したがって、我々の研究は、相関関係の量子集合の境界とステアブルアセンブリとの接続を探索するだけでなく、DI量子認証の分野で有用なツールを提供する。 2つの明確な応用として 1) ボウルズらによって提案された全ての絡み合った2ビット状態のDI認証のプロトコルの代替的証明に使用することができること。 2) ロセットらの仕事よりも少ない仮定で全ての非エンタグルメント破壊量子ビットチャネルの検証に使用できる。

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