論文の概要: Separation between Entanglement Criteria and Entanglement Detection Protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.01664v1
• Date: Mon, 4 Mar 2024 01:23:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-06 20:28:16.610757
• Title: Separation between Entanglement Criteria and Entanglement Detection Protocols
• Title（参考訳）: 絡み合い基準と絡み合い検出プロトコルの分離
• Authors: Zhenhuan Liu, Fuchuan Wei
• Abstract要約: 絡み合い検出は量子情報科学における最も基本的な課題の1つである。 良好な絡み合い基準と効果的な絡み合い検出プロトコル(EDP)の関係を示す。 我々の結果は、量子メモリによって達成される指数的なスピードアップを証明するのに利用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1471584747312693
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Entanglement detection is one of the most fundamental tasks in quantum information science, playing vital roles in theoretical studies and quantum system benchmarking. Researchers have proposed many powerful entanglement criteria with high detection capabilities and small observable numbers. Nonetheless, entanglement criteria only represent mathematical rules deciding the existence of entanglement. The relationship between a good entanglement criterion and an effective experimental entanglement detection protocol (EDP) is poorly understood. In this study, we introduce postulates for EDPs about their detection capabilities and robustness and use them to show the difference between entanglement criteria and EDPs. Specifically, we design an entanglement detection task for unknown pure bipartite states and demonstrate that the sample complexity of any EDP and the number of observables for a good entanglement criterion can have exponential separation. Furthermore, we discover that the optimal EDP with the lowest sample complexity does not necessarily correspond to the optimal entanglement criterion with the fewest observables. Our results can be used to prove the exponential speedups achieved through quantum memory and be generalized to multipartite entanglement detection. By highlighting the significance and independence of EDP design, our work holds practical implications for entanglement detection experiments.
• Abstract（参考訳）: エンタングルメント検出は量子情報科学における最も基本的な課題の一つであり、理論研究や量子システムベンチマークにおいて重要な役割を果たす。 研究者は、高い検出能力と小さな観測可能な数値を持つ強力な絡み合い基準を提案している。 それにもかかわらず、絡み合い基準は絡み合いの存在を決定する数学的規則のみを表す。 良好なエンタングルメント基準と効果的な実験エンタングルメント検出プロトコル(edp)との関係はよく分かっていない。 本研究では,EDPの検知能力とロバスト性に関する仮定を紹介し,それらを用いて絡み合い基準とEDPの違いを示す。 具体的には,未知の純二成分状態に対するエンタングルメント検出タスクを設計し,任意のedpのサンプル複雑性と適切なエンタングルメント基準の観測可能な数の指数的分離が可能であることを示す。 さらに, 最下位のサンプル複雑性を持つ最適edpは, 最少の観測量を持つ最適エンタングルメント基準に必ずしも一致するとは限らないことを見出した。 この結果は,量子メモリによる指数的高速化を証明し,多部絡み検出に一般化することができる。 本研究は,EDP設計の重要性と独立性を強調することで,絡み検出実験の実践的意義を実証する。

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