論文の概要: Efficient and Device-Independent Active Quantum State Certification
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.13913v2
- Date: Wed, 24 Jul 2024 18:24:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-26 18:18:09.029249
- Title: Efficient and Device-Independent Active Quantum State Certification
- Title（参考訳）: 能率・デバイス非依存能動量子状態認証
- Authors: Michael Antesberger, Mariana M. E. Schmid, Huan Cao, Borivoje Dakić, Lee A. Rozema, Philip Walther,
- Abstract要約: 絡み合った量子状態は多くの量子技術にとって必須の要素であるが、それらを使用する前に検証する必要がある。
既存のほとんどのアプローチは、名目上は同一かつ独立な(IID)量子状態のアンサンブルを作成し、その後、アンサンブルの各コピーを測定することに基づいている。
量子状態認証(QSC)を実験的に実装し、アンサンブルのサブセットのみを測定し、残りの状態の忠実さを認証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Entangled quantum states are essential ingredients for many quantum technologies, but they must be validated before they are used. As a full characterization is prohibitively resource-intensive, recent work has focused on developing methods to efficiently extract a few parameters of interest, in a so-called verification framework. Most existing approaches are based on preparing an ensemble of nominally identical and independent (IID) quantum states, and then measuring each copy of the ensemble. However, this leaves no states left for the intended quantum tasks and the IID assumptions do not always hold experimentally. To overcome these challenges, we experimentally implement quantum state certification (QSC), which measures only a subset of the ensemble, certifying the fidelity of the remaining states. We use active optical switches to randomly sample from sources of two-photon Bell states and three-photon GHZ states, reporting statistically-sound fidelities in real time without destroying the entire ensemble. Additionally, our QSC protocol removes the assumption that the states are identical, is device-independent, and can achieve close $N^{-1}$ scaling, in the number of states measured $N$. Altogether, these benefits make our QSC protocol suitable for benchmarking large-scale quantum computing devices and deployed quantum communication setups relying on entanglement in both standard and adversarial situations.
- Abstract（参考訳）: 絡み合った量子状態は多くの量子技術にとって必須の要素であるが、それらを使用する前に検証する必要がある。
最近の研究は、リソース集約化が禁止されているため、いくつかの興味のあるパラメータを効率的に抽出する手法の開発に重点を置いている。
既存のほとんどのアプローチは、名目上は同一かつ独立な(IID)量子状態のアンサンブルを作成し、その後、アンサンブルの各コピーを測定することに基づいている。
しかし、これは意図した量子タスクに残される状態を残しておらず、IID仮定は常に実験的に成り立つわけではない。
これらの課題を克服するために、我々は、残りの状態の忠実さを証明し、アンサンブルのサブセットのみを測定する量子状態認証(QSC)を実験的に実装した。
能動光スイッチを用いて、2光子ベル状態と3光子GHZ状態の源からランダムにサンプリングし、全アンサンブルを破壊せずに統計的に音質をリアルタイムで報告する。
さらに、当社のQSCプロトコルは、状態が同一であり、デバイス非依存であり、N^{-1}$スケールに近い状態を、測定された$N$の数で達成できるという仮定を取り除いている。
これらの利点により、我々のQSCプロトコルは、大規模量子コンピューティングデバイスのベンチマークに適しており、標準状況と対向状況の両方における絡み合いに依存して、量子通信をデプロイする。
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