論文の概要: Experimental test of high-dimensional quantum contextuality based on contextuality concentration

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.02808v3
• Date: Tue, 4 Apr 2023 09:06:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-05 18:55:09.994360
• Title: Experimental test of high-dimensional quantum contextuality based on contextuality concentration
• Title（参考訳）: 文脈性濃度に基づく高次元量子テクスチュアリティの実験的検討
• Authors: Zheng-Hao Liu, Hui-Xian Meng, Zhen-Peng Xu, Jie Zhou, Jing-Ling Chen, Jin-Shi Xu, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo, and Ad\'an Cabello
• Abstract要約: 最大量子違反が系の次元に比例して増加する非文脈不等式の族を示す。 以上の結果から,高次元文脈性,クリフォード代数との関係,量子計算におけるその役割について考察した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.374078593775309
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Contextuality is a distinctive feature of quantum theory and a fundamental resource for quantum computation. However, existing examples of contextuality in high-dimensional systems lack the necessary robustness required in experiments. Here we address this problem by identifying a family of noncontextuality inequalities whose maximum quantum violation grows with the dimension of the system. At first glance, this contextuality is the single-system version of multipartite Bell nonlocality taken to an extreme form. What is interesting is that the single-system version achieves the same degree of contextuality but uses a Hilbert space of lower dimension. That is, contextuality ``concentrates'' as the degree of contextuality per dimension increases. We show the practicality of this result by presenting an experimental test of contextuality in a seven-dimensional system. By simulating sequences of quantum ideal measurements with destructive measurements and repreparation in an all-optical setup, we report a violation of 68.7 standard deviations of the simplest case of the noncontextuality inequalities identified. Our results advance the investigation of high-dimensional contextuality, its connection to the Clifford algebra, and its role in quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 文脈性は量子理論の特徴的な特徴であり、量子計算の基本的な資源である。 しかし、既存の高次元システムにおける文脈性は実験に必要な強固さを欠いている。 ここでは、システムの次元に応じて最大量子違反が増大する非文脈不等式族を同定することにより、この問題に対処する。 一見すると、この文脈性は、極端に形式化されたマルチパーティイトベル非局所性の単一系バージョンである。 興味深いのは、単一系バージョンが同じ文脈性を達成するが、低次元のヒルベルト空間を使用することである。 すなわち、次元ごとの文脈性の度合いが増加すると、文脈性は「集中性」となる。 本研究では,7次元システムにおける文脈性実験を行い,その実用性を示す。 量子イデアル測定のシーケンスを全光学的設定における破壊的測定と再現とをシミュレートすることにより、特定された非文脈的不等式の最単純な場合の68.7の標準偏差を報告した。 本研究では,高次元文脈性,クリフォード代数との関係,量子計算におけるその役割について検討する。

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