論文の概要: Eberhard limit for photon-counting Bell tests and its utility in quantum key distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.15033v1
• Date: Mon, 28 Nov 2022 03:38:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-17 15:19:02.741273
• Title: Eberhard limit for photon-counting Bell tests and its utility in quantum key distribution
• Title（参考訳）: 光子計数ベルテストのeberhard極限と量子鍵分布におけるその有用性
• Authors: Thomas McDermott, Morteza Moradi, Antoni Mikos-Nuszkiewicz, Magdalena Stobi\'nska
• Abstract要約: デバイス非依存量子鍵分布(QKD)の実行を望む場合、ループホールフリーベル試験は必須である 我々は,高次元多光子状態の非局所性を示すことができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.580765958706854
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Loophole-free Bell tests are essential if one wishes to perform device-independent quantum key distribution (QKD), since any loophole could be used by a potential adversary to undermine the security of the protocol. Crucial work by Eberhard demonstrated that weakly entangled two-qubit states have a far greater resistance to the detection loophole than maximally entangled states, allowing one to close the loophole with detection efficiency greater than 2/3. Here we demonstrate that this same limit holds for photon-counting CHSH Bell tests which can demonstrate non-locality for higher dimensional multiphoton states such as two-mode squeezed vacuum and generalized Holland-Burnett states. In fact, we show evidence that these tests are in some sense universal, allowing feasible detection loophole-free tests for any multiphoton bipartite state, as long as the two modes are well correlated in photon number. Additionally, by going beyond the typical two-input two-output Bell scenario, we show that there are also photon-counting CGLMP inequalities which can also match the Eberhard limit, paving the way for more exotic loophole-free Bell tests. Finally we show that by exploiting this increased loss tolerance of non maximally entangled states, one can increase the key rates and loss tolerances of QKD protocols based on photon-counting tests.
• Abstract（参考訳）: 抜け穴のないベルテストは、任意の抜け穴がプロトコルのセキュリティを損なう可能性があるため、デバイス非依存の量子鍵分布(qkd)を実行したい場合には不可欠である。 エバーハルトによる地殻調査では、弱絡み2量子状態は最大絡み2/3以上の検出効率でループホールを閉じることができるため、検出ループホールに対する抵抗が最大絡み2/3よりもはるかに大きいことを示した。 ここでは、2モード圧縮真空や一般化ホランド・バーネット状態のような高次元多光子状態の非局在性を証明できる光子計数CHSHベル試験について、この制限が成り立つことを示した。 実際、これらのテストは何らかの意味で普遍的であり、2つのモードが光子数でよく相関している限り、任意の多光子二成分状態に対して可能な検出ホールフリーなテストを可能にする証拠を示す。 さらに、典型的な2入出力ベルのシナリオを超えて、エバーハルト限界に合致する光子計数CGLMPの不等式も存在し、よりエキゾチックなループホールのないベル試験への道を開いた。 最後に,非エンタングル状態の損失許容度を増大させることで,光子計数テストに基づくqkdプロトコルの鍵レートと損失許容度を向上できることを示す。

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