論文の概要: Inferring Nonlinear Many-Body Bell Inequalities From Average Two-Body Correlations: Systematic Approach for Arbitrary Spin-j Ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.08474v4
• Date: Sun, 22 Aug 2021 11:20:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-20 18:54:55.808481
• Title: Inferring Nonlinear Many-Body Bell Inequalities From Average Two-Body Correlations: Systematic Approach for Arbitrary Spin-j Ensembles
• Title（参考訳）: 平均二体相関から非線形多体ベルの不等式を推定する:任意スピン-jアンサンブルの体系的アプローチ
• Authors: Guillem M\"uller-Rigat, Albert Aloy, Maciej Lewenstein and Ir\'en\'ee Fr\'erot
• Abstract要約: ベルの不等式(BIs)を振動させることで、最小の仮定から絡み合った状態の準備を証明できる。 このような粗粒データに特化して、新しいデータ駆動型アプローチを開発する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Violating Bell's inequalities (BIs) allows one to certify the preparation of entangled states from minimal assumptions -- in a device-independent manner. Finding BIs tailored to many-body correlations as prepared in present-day quantum computers and simulators is however a highly challenging endeavour. In this work, we focus on BIs violated by very coarse-grain features of the system: two-body correlations averaged over all permutations of the parties. For two-outcomes measurements, specific BIs of this form have been theoretically and experimentally studied in the past, but it is practically impossible to explicitly test all such BIs. Data-driven methods -- reconstructing a violated BI from the data themselves -- have therefore been considered. Here, inspired by statistical physics, we develop a novel data-driven approach specifically tailored to such coarse-grain data. Our approach offers two main improvements over the existing literature: 1) it is directly designed for any number of outcomes and settings; 2) the obtained BIs are quadratic in the data, offering a fundamental scaling advantage for the precision required in experiments. This very flexible method, whose complexity does not scale with the system size, allows us to systematically improve over all previously-known Bell's inequalities robustly violated by ensembles of quantum spin-$1/2$; and to discover novel families of Bell's inequalities, tailored to spin-squeezed states and many-body spin singlets of arbitrary spin-$j$ ensembles.
• Abstract（参考訳）: ベルの不等式(bis)に違反することで、デバイスに依存しない方法で、最小の仮定から絡み合った状態の準備を証明できる。 しかし、現在の量子コンピュータやシミュレータで準備された多体相関に合わせたbisを見つけることは、非常に難しい試みである。 本研究では,システムにおける非常に粗い特徴に違反するbisに着目した。 2アウトカム測定では、この形の特定のBIは理論上、実験的に研究されてきたが、これらのBIをすべて明示的にテストすることは事実上不可能である。 データ駆動型メソッド – 違反したBIをデータ自身から再構築する – が検討されている。 そこで,統計物理学に着想を得て,このような粗粒データに特化した新しいデータ駆動手法を開発した。 私たちのアプローチは、既存の文献よりも2つの大きな改善をもたらします。 1) 結果及び設定の何れかを直接的に設計する。 2) 得られたbisはデータに二次的であり, 実験に必要な精度に根本的なスケーリングの利点をもたらす。 この非常に柔軟な手法は、複雑性がシステムサイズに比例しないため、量子スピン-1/2$のアンサンブルによって強固に破られたベルの不等式を体系的に改善し、ベルの不等式の新しい族を発見し、スピンスキーズ状態と任意のスピン-j$アンサンブルの多体スピン一重項を見つけることができる。

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