論文の概要: Practical Advantage of Classical Communication in Entanglement Detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.09791v1
- Date: Mon, 14 Apr 2025 01:33:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-15 16:49:32.800403
- Title: Practical Advantage of Classical Communication in Entanglement Detection
- Title（参考訳）: 絡み検出における古典的コミュニケーションの実践的活用
- Authors: Wen-Bo Xing, Min-Yu Lv, Lingxia Zhang, Yu Guo, Mirjam Weilenmann, Zhaohui Wei, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo, Xiao-Min Hu, Bi-Heng Liu, Miguel Navascués, Zizhu Wang,
- Abstract要約: 絡み合いは量子通信の基礎であるが、従来の検出は局所的な測定のみに依存している。
本研究では、一方向局所演算と古典的通信(1-LOCC)が高次元量子絡み検出において純粋に局所的な測定を著しく上回ることを示す統一理論および実験的枠組みを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3058905316005744
- License:
- Abstract: Entanglement is the cornerstone of quantum communication, yet conventional detection relies solely on local measurements. In this work, we present a unified theoretical and experimental framework demonstrating that one-way local operations and classical communication (1-LOCC) can significantly outperform purely local measurements in detecting high-dimensional quantum entanglement. By casting the entanglement detection problem as a semidefinite program (SDP), we derive protocols that minimize false negatives at fixed false-positive rates. A variational generative machine-learning algorithm efficiently searches over high-dimensional parameter spaces, identifying states and measurement strategies that exhibit a clear 1-LOCC advantage. Experimentally, we realize a genuine event-ready protocol on a three-dimensional photonic entanglement source, employing fiber delays as short-lived quantum memories. We implement rapid, FPGA-based sampling of the optimized probabilistic instructions, allowing Bob's measurement settings to adapt to Alice's outcomes in real time. Our results validate the predicted 1-LOCC advantage in a realistic noisy setting and reduce the experimental trials needed to certify entanglement. These findings mark a step toward scalable, adaptive entanglement detection methods crucial for quantum networks and computing, paving the way for more efficient generation and verification of high-dimensional entangled states.
- Abstract（参考訳）: 絡み合いは量子通信の基礎であるが、従来の検出は局所的な測定のみに依存している。
本研究では,一方向局所演算と古典的通信(1-LOCC)が高次元量子絡み検出において純粋局所的測定を著しく上回ることを示す統一的理論的,実験的な枠組みを提案する。
絡み合い検出問題を半確定プログラム(SDP)としてキャストすることにより、固定された偽陽性率における偽陰性を最小限に抑えるプロトコルを導出する。
変動生成機械学習アルゴリズムは、高次元パラメータ空間を効率よく探索し、状態を特定し、1-LOCCの利点を示す測定戦略を示す。
実験により,3次元フォトニックエンタングルメント源上に,短寿命の量子メモリとしてファイバ遅延を用いる真の事象対応プロトコルを実現する。
我々は、最適化された確率的命令をFPGAで高速にサンプリングし、Bobの計測設定がAliceの結果にリアルタイムで適応できるようにする。
本研究は,現実的な雑音条件下での予測1-LOCCの優位性を検証し,絡み合いの証明に必要な実験を減らした。
これらの発見は、量子ネットワークやコンピューティングに不可欠なスケーラブルで適応的な絡み合い検出手法への一歩であり、高次元絡み合い状態のより効率的な生成と検証の道を開くものである。
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