論文の概要: Platonic Bell inequalities for all dimensions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.03887v2
- Date: Thu, 30 Jun 2022 15:12:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-05 07:41:43.089713
- Title: Platonic Bell inequalities for all dimensions
- Title(参考訳): 全次元のプラトンベル不等式
- Authors: K\'aroly F. P\'al, Tam\'as V\'ertesi
- Abstract要約: すべての可能な次元に対するプラトンベルの不等式について検討する。
我々はベルの不等式に対する最大量子違反を証明した。
両部共役ベルの不等式に対して局所境界を正確に計算する方法が見つかる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this paper we study the Platonic Bell inequalities for all possible
dimensions. There are five Platonic solids in three dimensions, but there are
also solids with Platonic properties (also known as regular polyhedra) in four
and higher dimensions. The concept of Platonic Bell inequalities in the
three-dimensional Euclidean space was introduced by Tavakoli and Gisin [Quantum
4, 293 (2020)]. For any three-dimensional Platonic solid, an arrangement of
projective measurements is associated where the measurement directions point
toward the vertices of the solids. For the higher dimensional regular
polyhedra, we use the correspondence of the vertices to the measurements in the
abstract Tsirelson space. We give a remarkably simple formula for the quantum
violation of all the Platonic Bell inequalities, which we prove to attain the
maximum possible quantum violation of the Bell inequalities, i.e. the Tsirelson
bound. To construct Bell inequalities with a large number of settings, it is
crucial to compute the local bound efficiently. In general, the computation
time required to compute the local bound grows exponentially with the number of
measurement settings. We find a method to compute the local bound exactly for
any bipartite two-outcome Bell inequality, where the dependence becomes
polynomial whose degree is the rank of the Bell matrix. To show that this
algorithm can be used in practice, we compute the local bound of a 300-setting
Platonic Bell inequality based on the halved dodecaplex. In addition, we use a
diagonal modification of the original Platonic Bell matrix to increase the
ratio of quantum to local bound. In this way, we obtain a four-dimensional
60-setting Platonic Bell inequality based on the halved tetraplex for which the
quantum violation exceeds the $\sqrt 2$ ratio.
- Abstract(参考訳): 本稿では,すべての可能な次元に対するプラトンベルの不等式について検討する。
3次元には5つのプラトン固体が存在するが、4次元以上でプラトンの性質を持つ固体(正則ポリヘドラとも呼ばれる)も存在する。
3次元ユークリッド空間におけるプラトンベルの不等式の概念は、 tavakoli と gisin [quantum 4, 293 (2020)] によって導入された。
任意の三次元プラトン固体に対して、計測方向が固体の頂点に向けられるような射影的測定の配置が関連付けられる。
高次元正則多面体に対しては、抽象的ツィレルソン空間における測定に対する頂点の対応を用いる。
我々は、全てのプラトンベル不等式に対する量子違反に関する非常に単純な公式を与え、ベル不等式、すなわちツィレルソン境界の最大量子違反を達成することを証明した。
ベルの不等式を多数の設定で構成するには,局所境界を効率的に計算することが重要である。
一般に、局所境界を計算するのに必要な計算時間は、測定設定の数で指数関数的に増加する。
局所境界を任意の双分数 2-アウトカムベルの不等式に対して正確に計算する方法を見つけ、従属行列がベル行列の階数である多項式となる。
このアルゴリズムが実際に利用できることを示すため、半ベットドデカプレックスに基づいて300個のプラトンベルの不等式を局所的に計算する。
さらに、元のプラトニックベル行列の対角修正を用いて、量子と局所境界の比率を増加させる。
このようにして、量子違反が$\sqrt 2$比を超える半重四重数に基づく4次元60次元のプラトニックベル不等式を得る。
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