論文の概要: Randomness versus Nonlocality in Multi-input and Multi-output Quantum Scenario
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.04566v2
- Date: Thu, 5 Sep 2024 12:57:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-07 01:49:25.752145
- Title: Randomness versus Nonlocality in Multi-input and Multi-output Quantum Scenario
- Title（参考訳）: 多出力および多出力量子シナリオにおけるランダム性と非局所性
- Authors: Chao Zhang, Yi Li, Xiao-Min Hu, Yu Xiang, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo, Jordi Tura, Qihuang Gong, Qiongyi He, Bi-Heng Liu,
- Abstract要約: ベル非局所性に基づくデバイス非依存ランダム性認証は、デバイスに関する仮定を一切必要としない。
本研究は, ランダム性と非局所性との間の内部関係を解明し, デバイス非依存型乱数生成などのタスクの性能を効果的に向上する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.898796252063761
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Device-independent randomness certification based on Bell nonlocality does not require any assumptions about the devices and therefore provides adequate security. Great effort has been made to demonstrate that nonlocality is necessary for generating quantum randomness, but the minimal resource required for random number generation has not been clarified. Here we first prove and experimentally demonstrate that violating any two-input Bell inequality is both necessary and sufficient for certifying randomness, however, for the multi-input cases, this sufficiency ceases to apply, leading to certain states exhibiting Bell nonlocality without the capability to certify randomness. We examine two typical classes of Bell inequalities with multi-input and multi-output, the facet inequalities and Salavrakos-Augusiak-Tura-Wittek-Ac\'in-Pironio Bell inequalities, in the high-dimensional photonic system, and observe the violation of the latter one can always certify randomness which is not true for the former. The private randomness with a generation rate of 1.867\pm0.018 bits per photon pair is obtained in the scenario of Salavrakos-Augusiak-Tura-Wittek-Ac\'in-Pironio Bell inequalities with 3-input and 4-output. Our work unravels the internal connection between randomness and nonlocality, and effectively enhances the performance of tasks such as device-independent random number generation.
- Abstract（参考訳）: ベル非局所性に基づくデバイス非依存ランダム性認証は、デバイスに関する仮定を一切必要とせず、したがって適切なセキュリティを提供する。
非局所性は量子ランダム性を生成するのに必要であることを示すために多大な努力がなされてきたが、乱数生成に必要な最小限の資源は明らかにされていない。
ここでは、まず、任意の2入力ベルの不等式に違反することがランダム性を証明するのに必要かつ十分であることを証明し、実験的に証明するが、多入力の場合において、この十分性は適用されなくなり、ランダム性を証明する能力のないベル非局所性を示す状態が生じる。
我々は高次元フォトニックシステムにおいて,多入出力および多出力のベル不等式,ファセット不等式,およびSalavrakos-Augusiak-Tura-Wittek-Ac\in-Pironio Bell不等式の2つの典型的なクラスを検討した。
1光子対あたり1.867\pm0.018ビットを生成するプライベートランダム性は、3インプットと4アウトプットを持つSalavrakos-Augusiak-Tura-Wittek-Ac\in-Pironio Bellの不等式のシナリオで得られる。
本研究は, ランダム性と非局所性との間の内部関係を解明し, デバイス非依存型乱数生成などのタスクの性能を効果的に向上する。
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