論文の概要: Noise-Robust and Loss-Tolerant Quantum Steering with Qudits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.09294v2
• Date: Wed, 20 Apr 2022 16:23:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-24 17:35:15.165336
• Title: Noise-Robust and Loss-Tolerant Quantum Steering with Qudits
• Title（参考訳）: クォーディットを用いた耐雑音性量子ステアリング
• Authors: Vatshal Srivastav, Natalia Herrera Valencia, Will McCutcheon, Saroch Leedumrongwatthanakun, S\'ebastien Designolle, Roope Uola, Nicolas Brunner, Mehul Malik
• Abstract要約: 単一検出器測定のために設計された量子ステアリングの耐雑音性および耐損失性試験を導入する。 我々は,53次元のループホールのない量子ステアリングを同時損失とノイズ条件により実験的に実証した。 エンタングルメントのデバイス非依存の分布に課される制約を超越して、我々の損失耐性、ノイズロス、およびリソース効率の量子ステアリングの実証は、デバイス非依存の量子通信を長距離で実現するための重要な要素であることを証明している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A primary requirement for a robust and unconditionally secure quantum network is the establishment of quantum nonlocal correlations over a realistic channel. While loophole-free tests of Bell nonlocality allow for entanglement certification in such a device-independent setting, they are extremely sensitive to loss and noise, which naturally arise in any practical communication scenario. Quantum steering relaxes the strict technological constraints of Bell nonlocality by re-framing it in an asymmetric manner, thus providing the basis for one-sided device-independent quantum networks that can operate under realistic conditions. Here we introduce a noise-robust and loss-tolerant test of quantum steering designed for single detector measurements that harnesses the advantages of high-dimensional entanglement. We showcase the improvements over qubit-based systems by experimentally demonstrating detection loophole-free quantum steering in 53 dimensions through simultaneous loss and noise conditions corresponding to 14.2 dB loss equivalent to 79 km of telecommunication fibre, and 36% of white noise. We go on to show how the use of high dimensions counter-intuitively leads to a dramatic reduction in total measurement time, enabling a quantum steering violation almost two orders of magnitude faster obtained by simply doubling the Hilbert space dimension. By surpassing the constraints imposed upon the device-independent distribution of entanglement, our loss-tolerant, noise-robust, and resource-efficient demonstration of quantum steering proves itself a critical ingredient for making device-independent quantum communication over long distances a reality.
• Abstract（参考訳）: 堅牢で無条件でセキュアな量子ネットワークの主要な要件は、現実的なチャネル上の量子非局所相関を確立することである。 ベル非局所性のループホールのないテストは、そのようなデバイスに依存しない環境での絡み合いの認証を可能にするが、損失やノイズに非常に敏感であり、これはあらゆる実用的な通信シナリオで自然に発生する。 量子ステアリングはベル非局所性の厳密な技術的制約を非対称的に緩和し、現実的な条件下で動作可能な一方的なデバイス独立量子ネットワークの基礎を提供する。 本稿では,高次元エンタングルメントの利点を生かした単一検出器計測のために設計された量子ステアリングの耐雑音・耐損失試験を紹介する。 本研究では,通信ファイバー79kmに相当する14.2dbの損失と36%の白色雑音に対応する同時損失とノイズ条件により,53次元のループホールフリー量子ステアリングを実験的に実証することにより,量子ビット系に対する改善を示す。 続いて、高次元の使用によって全測定時間が劇的に減少し、ヒルベルト空間次元を2倍にすることで、量子ステアリング違反がほぼ2桁早くできることを示す。 エンタングルメントのデバイス非依存の分布に課される制約を超越して、我々の損失耐性、ノイズロス、およびリソース効率の量子ステアリングの実証は、デバイス非依存の量子通信を長距離で実現するための重要な要素であることを証明している。

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