論文の概要: The Min-Entropy of Classical-Quantum Combs for Measurement-Based Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.00553v3
• Date: Wed, 6 Dec 2023 15:50:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-07 19:39:18.331834
• Title: The Min-Entropy of Classical-Quantum Combs for Measurement-Based Applications
• Title（参考訳）: 古典量子コムのミンエントロピー測定への応用
• Authors: Isaac D. Smith, Marius Krumm, Lukas J. Fiderer, Hendrik Poulsen Nautrup and Hans J. Briegel
• Abstract要約: 古典量子コム(classical-quantum combs)と呼ばれる古典量子状態の一般化を用いて,マルチラウンド学習プロセスを定式化する。 我々は,測定ベース量子計算(MBQC)と関連する応用から導かれる一連の問題に注目する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5999777817331317
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Learning a hidden property of a quantum system typically requires a series of interactions. In this work, we formalise such multi-round learning processes using a generalisation of classical-quantum states, called classical-quantum combs. Here, "classical" refers to a random variable encoding the hidden property to be learnt, and "quantum" refers to the quantum comb describing the behaviour of the system. The optimal strategy for learning the hidden property can be quantified by applying the comb min-entropy (Chiribella and Ebler, NJP, 2016) to classical-quantum combs. To demonstrate the power of this approach, we focus attention on an array of problems derived from measurement-based quantum computation (MBQC) and related applications. Specifically, we describe a known blind quantum computation (BQC) protocol using the combs formalism and thereby leverage the min-entropy to provide a proof of single-shot security for multiple rounds of the protocol, extending the existing result in the literature. Furthermore, we consider a range of operationally motivated examples related to the verification of a partially unknown MBQC device. These examples involve learning the features of the device necessary for its correct use, including learning its internal reference frame for measurement calibration. We also introduce a novel connection between MBQC and quantum causal models that arises in this context.
• Abstract（参考訳）: 量子システムの隠れた性質を学ぶには、通常一連の相互作用が必要である。 本研究では,古典量子コムと呼ばれる古典量子状態の一般化を用いて,このような多ラウンド学習プロセスを定式化する。 ここでは、「古典」とは学習すべき隠れた性質を符号化するランダム変数を指し、「量子」はシステムの振る舞いを記述する量子コムを指す。 隠れた性質を学習するための最適戦略は、コームミンエントロピー(chiribella and ebler, njp, 2016)を古典量子コムに適用することで定量化することができる。 このアプローチのパワーを実証するために,測定ベース量子計算(MBQC)と関連する応用から導かれる一連の問題に着目した。 具体的には、コーム形式を用いた既知のブラインド量子計算(bqc)プロトコルを記述し、ミンエントロピーを利用してプロトコルの複数ラウンドに対するシングルショットセキュリティの証明を提供し、既存の結果を文献に拡張する。 さらに,一部未知のmbqc装置の検証に関する運用上の動機づけのある事例について考察する。 これらの例では、測定キャリブレーションのための内部参照フレームの学習を含む、正しい使用に必要なデバイスの特徴を学習する。 また、この文脈で発生するMBQCと量子因果モデルとの新たな接続も導入する。

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