論文の概要: A Computational Separation Between Quantum No-cloning and
No-teleportation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.01858v2
- Date: Tue, 4 Apr 2023 17:40:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-05 17:59:14.303948
- Title: A Computational Separation Between Quantum No-cloning and
No-teleportation
- Title（参考訳）: 量子ノクローニングとノンテレポーテーションの計算的分離
- Authors: Barak Nehoran, Mark Zhandry
- Abstract要約: 量子情報の基本的なno-go定理の2つは、非閉定理とno-teleportation定理である。
量子状態と量子オラクルの集合は、これらの状態が効率的にクローン可能であるが、絡み合わずに効率的にテレポートできない。
このような状態が暗号における鍵の流出を防ぐためにどのように使用できるかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.549307055348596
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Two of the fundamental no-go theorems of quantum information are the
no-cloning theorem (that it is impossible to make copies of general quantum
states) and the no-teleportation theorem (the prohibition on sending quantum
states over classical channels without pre-shared entanglement). They are known
to be equivalent, in the sense that a collection of quantum states is
teleportable without entanglement if and only if it is clonable.
Our main result suggests that this is not the case when computational
efficiency is considered. We give a collection of quantum states and quantum
oracles relative to which these states are efficiently clonable but not
efficiently teleportable without entanglement. Given that the opposite scenario
is impossible (states that can be teleported without entanglement can always
trivially be cloned), this gives the most complete quantum oracle separation
possible between these two important no-go properties.
We additionally study the complexity class $\mathsf{clonableQMA}$, a subset
of $\mathsf{QMA}$ whose witnesses are efficiently clonable. As a consequence of
our main result, we give a quantum oracle separation between
$\mathsf{clonableQMA}$ and the class $\mathsf{QCMA}$, whose witnesses are
restricted to classical strings. We also propose a candidate oracle-free
promise problem separating these classes. We finally demonstrate an application
of clonable-but-not-teleportable states to cryptography, by showing how such
states can be used to protect against key exfiltration.
- Abstract（参考訳）: 量子情報の基本的なno-go定理の2つは、非閉定理(一般量子状態の複写は不可能である)とno-teleportation定理(非共有エンタングルメントのない古典的なチャネル上の量子状態の送信禁止)である。
量子状態の集合が絡み合わずにテレポート可能であるという意味では、それらが同値であることが知られている。
本研究の主目的は,計算効率を考慮した場合ではない。
量子状態と量子オラクルの集合は、これらの状態が効率的にクローン可能であるが、絡み合わずに効率的にテレポートできない。
逆のシナリオは不可能である(絡み合いなしでテレポートできる状態は常に自明にクローン化できる)ことから、この2つの重要な非go特性の間で最も完全な量子オラクル分離が可能になる。
さらに複雑性クラス $\mathsf{clonableqma}$ の研究も行っており、目撃者が効率的にclonableである $\mathsf{qma}$ のサブセットである。
その結果、量子オラクルを$\mathsf{clonableQMA}$とクラス$\mathsf{QCMA}$で分離し、その証人は古典的な弦に制限される。
また、これらのクラスを分離するoracleフリーのpromise問題も提案します。
最終的に、暗号に対するクローナブルだがテイルポータブルな状態の応用を実証し、そのような状態が鍵の消去からどのように保護できるかを示す。
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