論文の概要: Noise-Robust Self-Testing: Detecting Non-Locality in Noisy Non-Local Inputs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.13537v1
• Date: Sun, 18 May 2025 16:55:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-21 14:49:52.37912
• Title: Noise-Robust Self-Testing: Detecting Non-Locality in Noisy Non-Local Inputs
• Title（参考訳）: ノイズローバスト自己検査:雑音非局所入力における非局所性の検出
• Authors: Romi Lifshitz,
• Abstract要約: 非局所ゲームは量子系の非局所性と絡み合いをテストする。 これらは、信頼できないデバイスにおける量子状態の証明にセルフテストで使用される。 現在の文献には、ノイズ・ロバスト性の標準化された尺度が欠けている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Non-local games test for non-locality and entanglement in quantum systems and are used in self-tests for certifying quantum states in untrusted devices. However, these protocols are tailored to ideal states, so realistic noise prevents maximal violations and leaves many partially non-local states undetected. Selecting self-tests based on their 'robustness' to noise can tailor protocols to specific applications, but current literature lacks a standardized measure of noise-robustness. Creating such a measure is challenging as there is no operational measure for comparing tests of different dimensionalities and input-output settings. We propose and study three comparative measures: noise-tolerance, convincingness, and an analytic approximation of convincingness called the gapped score. Our computational experiments and analytic framework demonstrate that convincingness provides the most nuanced measure for noise-robustness. We then show that the CHSH game has the highest noise-robustness compared to more complex games (2-CHSH variants and the Magic Square Game) when given equal resources, while with unequal resources, some 2-CHSH variants can outperform CHSH at a high resource cost. This work provides the first systematic and operational framework for comparing noise-robustness in self-testing protocols, laying a foundation for theoretical advances in understanding noise-robustness of self-tests and practical improvements in quantum resource utilization.
• Abstract（参考訳）: 非局所ゲームは、量子系の非局所性と絡み合いをテストし、信頼できないデバイスにおける量子状態の証明に自己テストで使用される。 しかし、これらのプロトコルは理想的な状態に調整されているため、現実的なノイズは最大の違反を防ぎ、多くの非局所状態は検出されない。 ノイズに基いた自己検査を選択すれば、特定のアプリケーションへのプロトコルの調整が可能になるが、現在の文献ではノイズの難易度を標準化した尺度が欠如している。 このような尺度を作成することは、異なる次元と入力出力設定のテストを比較するための運用上の手段がないため、難しい。 ノイズ耐性, 説得性, および, 補間スコアと呼ばれる説得性の解析的近似の3つの比較尺度を提案し, 検討した。 筆者らの計算実験と分析フレームワークは, 難聴度が最もニュアンスな尺度であることを示す。 次に,CHSHゲームは,資源が等しくない場合にはより複雑なゲーム(2-CHSH変種とマジックスクエアゲーム)に比べて高いノイズロス性を示す一方で,資源が不等な場合には,高いコストでCHSHより優れた2-CHSH変種が存在することを示す。 この研究は、セルフテストプロトコルにおけるノイズ・ロバスト性を比較するための最初の体系的および運用的なフレームワークを提供し、セルフテストのノイズ・ロバスト性を理解するための理論的進歩と、量子資源利用の実践的改善の基礎を築いた。

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