論文の概要: Secure and robust randomness with sequential quantum measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.12286v2
• Date: Mon, 16 Dec 2024 10:26:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-17 13:50:04.902266
• Title: Secure and robust randomness with sequential quantum measurements
• Title（参考訳）: 逐次量子計測によるセキュアでロバストなランダム性
• Authors: Matteo Padovan, Giulio Foletto, Lorenzo Coccia, Marco Avesani, Paolo Villoresi, Giuseppe Vallone,
• Abstract要約: 我々は、シーケンシャルな量子相関に対するTsirelsonのような境界を証明し、シーケンシャルなユーザによって共有される非局所性のトレードオフを表す。 我々の単純なqubitプロトコルはこの境界に達し、数値解析により現実的な雑音下でのロバスト性の向上が示されている。 本研究は、逐次量子相関の理解を深め、効率的なデバイス非依存プロトコルに対する洞察を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Quantum correlations between measurements of separated observers are crucial for applications like randomness generation and key distribution. Although device-independent security can be certified with minimal assumptions, current protocols have limited performances. Here, we exploit sequential measurements, defined with a precise temporal order, to enhance performances by reusing quantum states. We provide a geometric perspective and a general mathematical framework, analytically proving a Tsirelson-like boundary for sequential quantum correlations, which represents a trade-off in nonlocality shared by sequential users. This boundary is advantageous for secure quantum randomness generation, certifying maximum bits per state with one remote and two sequential parties, even if one sequential user shares no nonlocality. Our simple qubit protocol reaches this boundary, and numerical analysis shows improved robustness under realistic noise. A photonic implementation confirms feasibility and robustness. This study advances understanding of sequential quantum correlations and offers insights for efficient device-independent protocols.
• Abstract（参考訳）: 分離されたオブザーバの測定間の量子相関は、ランダムネス生成やキー分布といった応用には不可欠である。 デバイスに依存しないセキュリティは最小限の仮定で認証できるが、現在のプロトコルは限られた性能を持つ。 ここでは、正確な時間順序で定義された逐次測定を利用して、量子状態の再利用による性能向上を行う。 我々は、シーケンシャルな量子相関のために、Tsirelsonのような境界を解析的に証明し、シーケンシャルなユーザによって共有される非局所性のトレードオフを表す幾何学的視点と一般的な数学的枠組みを提供する。 この境界はセキュアな量子乱数生成に有利であり、1つのシーケンシャルなユーザが非局所性を共有しなくても、1つのリモートと2つのシーケンシャルなパーティで状態当たりの最大ビットを認証する。 我々の単純なqubitプロトコルはこの境界に達し、数値解析により現実的な雑音下でのロバスト性の向上が示されている。 フォトニック実装は実現可能性と堅牢性を確認する。 本研究は、逐次量子相関の理解を深め、効率的なデバイス非依存プロトコルに対する洞察を提供する。

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