論文の概要: Certifying bipartite pure quantum states efficiently using untrusted devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.07755v2
• Date: Thu, 12 Dec 2024 01:21:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-13 13:29:08.101972
• Title: Certifying bipartite pure quantum states efficiently using untrusted devices
• Title（参考訳）: 非信頼デバイスを用いたバイパートライト純量子状態の認証
• Authors: Lijinzhi Lin, Zhenyu Chen, Xiaodie Lin, Zhaohui Wei,
• Abstract要約: すべてのバイパーティライト純量子状態は、量子自己検定によって証明できることが知られている。 ここでは、基底ヒルベルト空間次元が事前に知られているとき、任意の$dtimes d$ bipartite純状態が完全に証明可能であることを証明する。 量子自己検定と比較して、我々のプロトコルは量子非局所性にヒンジせず、より効率的である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.2297975934654986
• License:
• Abstract: It has been known that all bipartite pure quantum states can be certified by quantum self-testing, i.e., any such states can be pinned down completely based on the statistics produced by local quantum measurements. A notable feature of quantum self-testing is that the conclusions remain reliable even when the quantum measurements involved are untrusted, where quantum nonlocality is crucial. This necessitates that each party conducts at least two different quantum measurements to produce the desired correlation. Here, we prove that when the underlying Hilbert space dimension is known beforehand, which is very common in quantum experiments, an arbitrary $d\times d$ bipartite pure state can be certified completely (up to local unitaries) by a certain correlation generated with a single measurement setting on each party, where each measurement yields only $2d$ or even $d+1$ outcomes. We also prove the robustness of our protocols to quantum noises and experimental imperfections. Compared with quantum self-testing, our protocols do not hinge on quantum nonlocality and are much more efficient, yet they maintain the essential feature of not requiring additional assumptions about the quantum devices involved. This advancement could offer significant convenience when certifying bipartite quantum states using untrusted quantum devices in future quantum industries.
• Abstract（参考訳）: すべてのバイパーティライト純量子状態は、量子自己検定(英語版)によって証明できる、すなわち、そのような状態は、局所的な量子測定によって生成される統計に基づいて完全にピン留めすることができることが知られている。 量子自己テストの特筆すべき特徴は、量子非局所性が不可欠であるような量子測定が信頼できない場合でも、結論が信頼できることである。 このことは、それぞれのパーティが少なくとも2つの異なる量子測定を行い、所望の相関関係を生成する必要がある。 ここでは、基礎となるヒルベルト空間次元が以前にも知られていたとき、量子実験において非常によく知られており、任意の$d\times d$ bipartite純状態が、各パーティー上の単一の測定条件で生成された特定の相関によって完全に(局所ユニタリまで)証明され、それぞれの測定値が2d$または$d+1$の結果しか得られないことを示す。 また、量子ノイズや実験的不完全性に対するプロトコルの堅牢性も証明する。 量子自己検定と比較して、我々のプロトコルは量子非局所性にこだわらず、より効率的であるが、関連する量子デバイスに関する追加の仮定を必要としないという本質的な特徴を維持している。 この進歩は、将来の量子産業において、信頼できない量子デバイスを使用した二部量子状態の証明において、大きな利便性をもたらす可能性がある。

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