論文の概要: Predictability of quantum observables: Applications in QKD and top quarks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.24502v3
- Date: Mon, 25 Aug 2025 20:49:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-27 17:42:38.472306
- Title: Predictability of quantum observables: Applications in QKD and top quarks
- Title（参考訳）: 量子可観測物の予測可能性:QKDおよびトップクォークへの応用
- Authors: Dennis I. Martínez-Moreno, Miguel Castillo-Celeita, Diego G. Bussandri,
- Abstract要約: 量子相関によって強化された局所量子可観測物の予測を解析することにより、量子手段を用いた古典情報伝達の理解を深める。
提案手法は,統計的学習理論に根ざしたベイズリスクと推論分散という,予測誤差の相補的な2つの尺度に焦点をあてる。
我々は、我々の知る限り、これらの量の任意の2量子状態に対する最初の分析的最小化と最適な測定戦略を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We deepen our understanding of transmitting classical information using quantum means by analyzing the prediction of local quantum observables enhanced by quantum correlations. Our approach focuses on two complementary measures of prediction error, the Bayes risk and the inference variance, both rooted in statistical learning theory. We provide, to our knowledge, the first analytical minimizations of these quantities for arbitrary two-qubit states, together with the optimal measurement strategies. We further analyze their averaged forms, revealing a direct connection to Einstein-Podolsky-Rosen steering criteria. We also embed our Bayes risk minimization into an entanglement-based quantum key distribution protocol, demonstrating higher secure-key rates than the standard BB84 scheme under realistic noise. Finally, we illustrate our results for (i) amplitude-damped Bell pairs, and (ii) spin correlations in top-antitop quark pairs produced in high-energy collisions, highlighting quantum states produced in colliders as a novel platform for quantum information tasks.
- Abstract（参考訳）: 量子相関によって強化された局所量子可観測物の予測を解析することにより、量子手段を用いた古典情報伝達の理解を深める。
提案手法は,統計的学習理論に根ざしたベイズリスクと推論分散という,予測誤差の相補的な2つの尺度に焦点をあてる。
我々の知る限り、これらの量の任意の2量子状態に対する最初の分析的最小化と最適な測定戦略を提供する。
さらにそれらの平均形を解析し,アインシュタイン-ポドルスキー-ローゼン操舵基準との直接的な関係を明らかにした。
また、ベイズリスクの最小化を絡み合いベースの量子鍵分配プロトコルに組み込み、現実的な雑音下での標準BB84方式よりも高い安全性を示す。
最後に、その結果を説明します。
(i)振幅減衰ベル対、及び
(II)高エネルギー衝突で生成したトップ・アンチトップクォーク対のスピン相関は、衝突子で生成した量子状態が量子情報処理のための新しいプラットフォームとして強調される。
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