論文の概要: Self-Testing of a Single Quantum System: Theory and Experiment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.09003v1
- Date: Thu, 17 Mar 2022 00:48:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-21 21:06:42.600417
- Title: Self-Testing of a Single Quantum System: Theory and Experiment
- Title（参考訳）: 単一量子システムの自己テスト:理論と実験
- Authors: Xiao-Min Hu, Yi Xie, Atul Singh Arora, Ming-Zhong Ai, Kishor Bharti,
Jie Zhang, Wei Wu, Ping-Xing Chen, Jin-Ming Cui, Bi-Heng Liu, Yun-Feng Huang,
Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo, J\'er\'emie Roland, Ad\'an Cabello, Leong-Chuan
Kwek
- Abstract要約: 我々は、最も単純な文脈的量子システムに対する最も単純な文脈的証人に基づく堅牢な自己テストプロトコルを開発する。
そこで本手法を,40rmのCa+$とほぼ完全な検出効率を用いてランダムに選択した実験に適用した。
我々は、我々の仮定からの偏差は最小限であり、以前は文脈性実験で見過ごされていた側面である、と定量化し報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.9385501903680815
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Certifying individual quantum devices with minimal assumptions is crucial for
the development of quantum technologies. Here, we investigate how to leverage
single-system contextuality to realize self-testing. We develop a robust
self-testing protocol based on the simplest contextuality witness for the
simplest contextual quantum system, the Klyachko-Can-Binicio\u{g}lu-Shumovsky
(KCBS) inequality for the qutrit. We establish a lower bound on the fidelity of
the state and the measurements (to an ideal configuration) as a function of the
value of the witness under a pragmatic assumption on the measurements we call
the KCBS orthogonality condition. We apply the method in an experiment with
randomly chosen measurements on a single trapped $^{40}{\rm Ca}^+$ and
near-perfect detection efficiency. The observed statistics allow us to
self-test the system and provide the first experimental demonstration of
quantum self-testing of a single system. Further, we quantify and report that
deviations from our assumptions are minimal, an aspect previously overlooked by
contextuality experiments.
- Abstract（参考訳）: 最小限の仮定で個々の量子デバイスを認証することは、量子技術の発展に不可欠である。
本稿では,単一システムのコンテキスト性を利用して自己テストを実現する方法について検討する。
我々は、最も単純な文脈量子系に対する最も単純な文脈性の証人であるクリャッコ・カン=ビニシオ\u{g}lu-Shumovsky(KCBS)の不等式に基づく堅牢な自己テストプロトコルを開発する。
kcbs直交条件(kcbs orthogonality condition)と呼ばれる測定値の実用的仮定の下で、証人の値の関数として、状態の忠実さと測定値(理想的な構成へ)の下限を確立する。
この手法をランダムに選択した実験に応用し, 捕捉された1つの$^{40}{\rm ca}^+$ およびほぼ完全な検出効率を検証した。
観測された統計は、システムを自己テストし、単一のシステムの量子自己テストの最初の実験的なデモンストレーションを提供する。
さらに、我々の仮定からの逸脱は最小限であり、以前は文脈性実験で見過ごされていた側面を定量化し報告する。
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