論文の概要: Certifying semi-device-independent security via wave-particle duality experiments

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.00679v1
• Date: Tue, 01 Jul 2025 11:23:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-03 14:22:59.603582
• Title: Certifying semi-device-independent security via wave-particle duality experiments
• Title（参考訳）: 波動-粒子二重性実験による半デバイス非依存セキュリティの証明
• Authors: Chithra Raj, Tushita Prasad, Anubhav Chaturvedi, Lucas Pollyceno, Daniel Spegel-Lexne, Santiago Gómez, Joakim Argillander, Alvaro Alarcón, Guilherme B. Xavier, Marcin Pawłowski, Pedro R. Dieguez,
• Abstract要約: 我々は、波動粒子関係と半デバイス非依存のセキュリティフレームワークとの接続を導出する。 特に,2つの相補的干渉量の観点からSDI証人を表現する。 光の軌道角モメンタム符号化量子状態を用いたプリンシプル実験を行う。
• 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: Wave-particle duality is known to be equivalent to an entropic uncertainty relation based on the min- and max-entropies, which have a clear operational meaning in quantum cryptography. Here, we derive a connection between wave-particle relations and the semi-device-independent (SDI) security framework. In particular, we express an SDI witness entirely in terms of two complementary interferometric quantities: visibility and input distinguishability. Applying a symmetry condition to the interferometric quantities, we identify a scenario in which the classical bound is violated and the security condition is met in wave-particle experiments with a tunable beam splitter. This enables the certification of non-classicality and the positivity of the key rate directly from complementary interferometric quantities. Moreover, we perform a proof-of-principle experiment using orbital-angular-momentum encoded quantum states of light in a tunable interferometer, validating our theoretical predictions. Finally, we analyze an improved bound on the SDI security condition, effectively enlarging the parameter region where secure communication can be certified.
• Abstract（参考訳）: 波動-粒子の双対性は、量子暗号において明確な操作的意味を持つ min- と max- のエントロピーに基づくエントロピーの不確実性関係と等価であることが知られている。 ここでは、波動粒子関係と半デバイス非依存(SDI)セキュリティフレームワークの関係を導出する。 特に、SDIの証人は、可視性と入力識別性の2つの相補的な干渉量で完全に表現する。 干渉量に対称性条件を適用することで、可変ビームスプリッタを用いた波動粒子実験において、古典的境界が破られ、セキュリティ条件が満たされるシナリオを特定する。 これにより、相補的な干渉量から直接、非古典性と鍵レートの正の証明が可能になる。 さらに、波長可変干渉計における光の軌道角モード符号化量子状態を用いて、原理実証実験を行い、理論予測を検証した。 最後に、SDIセキュリティ条件に基づく改善されたバウンダリを分析し、セキュアな通信を認証可能なパラメータ領域を効果的に拡大する。

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