論文の概要: Simple Tests of Quantumness Also Certify Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.01293v2
- Date: Thu, 18 May 2023 15:50:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-19 19:52:30.252447
- Title: Simple Tests of Quantumness Also Certify Qubits
- Title(参考訳): 量子性の簡単なテストも量子ビットを認証する
- Authors: Zvika Brakerski, Alexandru Gheorghiu, Gregory D. Kahanamoku-Meyer,
Eitan Porat, Thomas Vidick
- Abstract要約: 量子性の検定は、古典的検証者が証明者が古典的でないことを(のみ)証明できるプロトコルである。
我々は、あるテンプレートに従う量子性のテストを行い、(Kalai et al., 2022)のような最近の提案を捉えた。
すなわち、同じプロトコルは、証明可能なランダム性や古典的な量子計算のデリゲートといったアプリケーションの中心にあるビルディングブロックであるqubitの認定に使用できる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 69.96668065491183
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: A test of quantumness is a protocol that allows a classical verifier to
certify (only) that a prover is not classical. We show that tests of
quantumness that follow a certain template, which captures recent proposals
such as (Kalai et al., 2022), can in fact do much more. Namely, the same
protocols can be used for certifying a qubit, a building-block that stands at
the heart of applications such as certifiable randomness and classical
delegation of quantum computation.
Certifying qubits was previously only known to be possible based on the
hardness of the Learning with Errors problem and the use of adaptive hardcore
(Brakerski et al., 2018). Our framework allows certification of qubits based
only on the existence of post-quantum trapdoor claw-free functions, or on
quantum fully homomorphic encryption. These can be instantiated, for example,
from Ring Learning with Errors.
On the technical side, we show that the quantum soundness of any such
protocol can be reduced to proving a bound on a simple algorithmic task:
informally, answering ``two challenges simultaneously'' in the protocol. Our
reduction formalizes the intuition that these protocols demonstrate quantumness
by leveraging the impossibility of rewinding a general quantum prover. This
allows us to prove tight bounds on the quantum soundness of (Kahanamoku-Meyer
et al., 2021) and (Kalai et al., 2022), showing that no quantum polynomial-time
prover can succeed with probability larger than $\cos^2 \frac{\pi}{8}\approx
0.853$. Previously, only an upper bound on the success probability of classical
provers, and a lower bound on the success probability of quantum provers, were
known. We then extend this proof of quantum soundness to show that provers that
approach the quantum soundness bound must perform almost anti-commuting
measurements. This certifies that the prover holds a qubit.
- Abstract(参考訳): 量子性の検定は、古典的検証者が証明者が古典的でないことを(のみ)証明できるプロトコルである。
我々は、(kalai et al., 2022)のような最近の提案を捉えた、あるテンプレートに従う量子性テストが、実際にはもっと多くのことができることを示す。
すなわち、同じプロトコルは、証明可能なランダム性や古典的な量子計算のデリゲートといったアプリケーションの中心にあるビルディングブロックであるqubitの認定に使用できる。
Certification qubits は以前、Learning with Errors 問題と適応ハードコアの使用の難しさに基づいてのみ可能であることが知られていた(Brakerski et al., 2018)。
提案手法は,量子トラップドアクラウフリー関数の存在や量子完全準同型暗号を基盤とした量子ビット認証を可能にする。
これらは例えば、エラーを伴うリング学習からインスタンス化することができる。
技術的には、そのようなプロトコルの量子音響性は、単純なアルゴリズム的タスクのバウンダリを証明し、プロトコルの「2つの課題」に非公式に答えることに還元できることを示す。
この還元は、一般的な量子証明器の巻き戻しの不可能性を利用して、これらのプロトコルが量子性を示すという直観を定式化する。
これにより (Kahanamoku-Meyer et al., 2021) と (Kalai et al., 2022) の量子音響性に厳密な境界を証明でき、量子多項式時間証明器が $\cos^2 \frac{\pi}{8}\approx 0.853$ 以上の確率で成功できないことを示す。
従来、古典的確率の成功確率の上限と量子的確率の成功確率の上限のみが知られていた。
そして、この量子音響性証明を拡張して、量子音響性境界に接近するプロバーが、ほぼ反可換な測定を行う必要があることを示す。
これは証明者がqubitを持つことを示す。
関連論文リスト
- Entanglement and coherence in Bernstein-Vazirani algorithm [58.720142291102135]
Bernstein-Vaziraniアルゴリズムは、オラクルに符号化されたビット文字列を決定できる。
我々はベルンシュタイン・ヴァジラニアルゴリズムの量子資源を詳細に分析する。
絡み合いがない場合、初期状態における量子コヒーレンス量とアルゴリズムの性能が直接関係していることが示される。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-05-26T20:32:36Z) - Depth-efficient proofs of quantumness [77.34726150561087]
量子性の証明は、古典的検証器が信頼できない証明器の量子的利点を効率的に証明できる挑戦応答プロトコルの一種である。
本稿では、証明者が量子回路を一定深度でしか実行できない量子性構成の証明を2つ与える。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-07-05T17:45:41Z) - Test of Quantumness with Small-Depth Quantum Circuits [1.90365714903665]
近年,LWE(Learning with error)の仮定に基づいて量子性テストを構築する方法が示されている。
このテストはいくつかの暗号アプリケーションにつながった。
本稿では,この量子性試験,および上述のすべての応用が,量子回路の非常に弱いクラスによって実際に実装可能であることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-05-12T08:16:20Z) - Post-Quantum Succinct Arguments: Breaking the Quantum Rewinding Barrier [73.70426431502803]
キリアンの4メッセージ簡潔な引数系は、標準モデルでは量子後安全であることを示す。
これにより、任意の偽の仮定から最初の量子後簡潔な論証システムが得られる。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-03-15T05:09:17Z) - Continuous Variable Quantum Advantages and Applications in Quantum
Optics [0.0]
この論文は連続変数と光学的設定における3つの主要な問題に焦点を当てている。
量子マシンが古典的マシンを上回る能力はどこから来るのか?
量子情報の使用によって実際に得られる利点は何か?
論文 参考訳(メタデータ) (2021-02-10T02:43:27Z) - Direct Quantum Communications in the Presence of Realistic Noisy
Entanglement [69.25543534545538]
本稿では,現実的な雑音に依拠する新しい量子通信方式を提案する。
性能分析の結果,提案手法は競争力のあるQBER, 利得, 利得を提供することがわかった。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-12-22T13:06:12Z) - Secure Two-Party Quantum Computation Over Classical Channels [63.97763079214294]
古典的アリス(Alice)と量子的ボブ(Quantum Bob)が古典的なチャネルを通してのみ通信できるような設定を考える。
悪質な量子逆数の場合,ブラックボックスシミュレーションを用いた2次元量子関数を実現することは,一般に不可能であることを示す。
我々は、QMA関係Rの古典的量子知識(PoQK)プロトコルを入力として、古典的当事者によって検証可能なRのゼロ知識PoQKを出力するコンパイラを提供する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-10-15T17:55:31Z) - Simpler Proofs of Quantumness [16.12500804569801]
量子性の証明は、量子デバイスが古典的なデバイスでは不可能な計算タスクを実行できることを示す方法である。
現在、量子性の証明を示すための3つのアプローチがある。
トラップドアの爪のない関数をベースとした量子性の2次元証明(Challenge-Response)を与える。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-05-11T01:31:18Z) - Classical proofs of quantum knowledge [10.432041176720842]
検証者が古典的な設定で知識の証明という概念を定義する。
量子知識の非破壊的な古典的証明が何らかの状態に存在すれば、その状態は敵によってクローンできることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-05-04T17:45:21Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。