論文の概要: Quantum advantage in a unified scenario and secure detection of resources

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.13208v1
• Date: Fri, 22 Sep 2023 23:06:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-26 21:34:01.711278
• Title: Quantum advantage in a unified scenario and secure detection of resources
• Title（参考訳）: 統一シナリオにおける量子アドバンテージと資源の安全な検出
• Authors: Saronath Halder, Alexander Streltsov
• Abstract要約: 我々は、量子優位性を持つ異なるアプローチを研究するために単一のタスクを考える。 我々は、キュービット通信の全体プロセスにおける最適成功確率が、cbit通信のそれよりも高いことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 55.2480439325792
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum resources may provide advantage over their classical counterparts. We say this as quantum advantage. Here we consider a single task to study different approaches of having quantum advantage. We say this as a unified scenario. In our task, there are three parties: Manager, Alice, and Bob. The Manager sends a value of a random variable to Alice and at the same time Bob receives some partial information regarding that value. Initially, neither Alice nor Bob knows the input of the other. The goal of the task is achieved if and only if the value of the random variable, sent to Alice, is identified by Bob with success probability greater than half all the time. Here error probability is non-zero. To help Bob, Alice sends a limited amount of classical or quantum information to him. We show that the goal of the task can be achieved when Alice sends a qubit. On the other hand, a cbit communication is not sufficient for achieving the goal. Thus, it establishes quantum advantage. We further show that the optimal success probability in the overall process for a qubit communication might be higher than that for a cbit communication. Clearly, it not only establishes quantum advantage, it also demonstrates a more prominent non-classical feature. We also obtain higher success probability compared to other tasks. This suggests the experiment friendly nature of our task. Then, we connect our task with semi-device-independence and show how our task can be useful to detect quantumness of communication securely. Similarly, we provide a way to detect universal coherence of an ensemble. For a high dimensional random variable, to achieve the goal, it may require an arbitrarily high dimensional classical communication while it can be achieved by sending a qubit only. This establishes an arbitrarily large quantum-classical separation.
• Abstract（参考訳）: 量子リソースは、古典的なリソースよりも有利である。 我々はこれを量子的優位だと言う。 ここでは、量子優位性の異なるアプローチを研究するための単一のタスクを考える。 これを統一的なシナリオと言えます。 私たちのタスクには、マネージャ、Alice、Bobの3つのパーティがあります。 マネージャはAliceにランダム変数の値を送り、同時にBobはその値に関する部分的な情報を受け取る。 当初、アリスもボブもお互いの入力を知らない。 タスクのゴールが達成されるのは、アリスに送られた確率変数の値が、常に半分以上の成功確率を持つボブによって特定されたときである。 ここでエラー確率はゼロではない。 ボブを助けるため、アリスは古典的または量子的な情報を限られた量送る。 Alice が qubit を送信するとタスクのゴールが達成できることを示す。 一方、cbit通信は目標を達成するのに十分ではない。 したがって、量子アドバンテージが確立される。 さらに、キュービット通信の全体プロセスにおける最適成功確率は、cbit通信のそれよりも高い可能性があることを示す。 明らかに量子アドバンテージを確立するだけでなく、より顕著な非古典的特徴も示している。 また,他のタスクに比べて高い成功確率が得られる。 これは、我々のタスクの実験フレンドリーな性質を示唆している。 そして、タスクを半デバイス依存と結びつけ、コミュニケーションの量子性を検出するのにどのように役立つかを示します。 同様に、アンサンブルの普遍的なコヒーレンスを検出する方法も提供する。 高次元確率変数の場合、目標を達成するには、キュービットのみを送信することで達成できるが、任意に高次元の古典的通信が必要である。 これは任意に大きな量子-古典的分離を確立する。

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