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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.13208v2
• Date: Fri, 28 Feb 2025 11:30:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-03 13:38:02.261000
• 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優位性と資源の安全な検出
• Authors: Saronath Halder, Alexander Streltsov,
• Abstract要約: 我々は、量子優位性観測の異なるアプローチを研究するために、単一のコミュニケーションタスクを考える。 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。 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。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 49.1574468325115
• License:
• Abstract: Quantum resources may provide advantage over their classical counterparts. We say this as quantum advantage. Here we consider a single communication task to study different approaches of observing quantum advantage. We say this setting as a unified scenario. In our task, there are three parties - the 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, received from the Manager. The goal of the task is achieved if and only if the value of the random variable, sent to Alice by the Manager, is identified by Bob with success probability greater than half all the time. Here non-zero error probability is allowed. However, to help Bob, Alice sends a limited amount of classical or quantum information to him (cbit or qubit). 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 can be higher than the optimal success probability for a cbit communication. In fact, this success probability is higher for qubit communication even if along with cbit communication Alice and Bob share randomness. Clearly, it demonstrates a more prominent non-classical feature. Actually, we obtain higher success probability compared to other tasks. This also suggests the experiment friendly nature of our task. We then connect our task with semi-device-independence and show how our task can be useful to detect quantumness of a communication in a secure way. With increasing dimension of the random variable, to achieve the goal, the separation between the quantum and the classical communication also increases.
• 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。 私たちはこれを量子的優位だと言っています。 ここでは、量子優位性観測の異なるアプローチを研究するために、単一の通信タスクを考える。 この設定を統一シナリオとしています。 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、アリスもボブもマネージャーから受け取った相手の入力を知らない。 タスクのゴールが達成されるのは、マネージャがアリスに送ったランダム変数の値が、ボブによって常に半分以上の成功確率で特定されるときである。 ここではゼロでないエラーの確率が許される。 しかし、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(cbitまたはqubit)に送信する。 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、目標達成にはcbit通信が不十分である。 したがって、量子的優位性を確立する。 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が、cbit通信の最適成功確率よりも高いことを示す。 実際、この成功確率は、cbit通信と共にAliceとBobがランダム性を共有する場合でも、qubit通信において高い。 明らかに、より顕著な非古典的機能を示している。 実際に、他のタスクよりも高い成功率を得る。 これはまた、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。 次に、タスクを半デバイス独立性で接続し、セキュアな方法で通信の量子性を検出するのに、我々のタスクがどのように役立つかを示す。 確率変数の次元が大きくなるにつれて、目標を達成するために、量子と古典的コミュニケーションの分離も増加する。

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