論文の概要: Unbounded-input explicit Bell inequalities for general quantum networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.04767v1
• Date: Fri, 05 Sep 2025 02:54:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-08 14:27:25.458567
• Title: Unbounded-input explicit Bell inequalities for general quantum networks
• Title（参考訳）: 一般量子ネットワークにおける非有界入力明示的ベル不等式
• Authors: Yao Xiao, Fenzhuo Guo, Haifeng Dong, Fei Gao,
• Abstract要約: ネットワークにおける量子非局所性は、大規模量子通信の基盤となり、その特徴付けに根本的な課題を提起する。 一般のマルチインプット量子ネットワークにおける非局所性を検証するために、明示的な非線形ベル不等式の族を構築する。 これらの不等式は、デバイスに依存しない方法で、葉ノード数が異なる等サイズのネットワークトポロジを区別できることを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.96589786407141
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum nonlocality in networks featuring multiple independent sources underpins large-scale quantum communication and poses fundamental challenges for its characterization. In this work, we construct a family of explicit nonlinear Bell inequalities to verify the nonlocality across the general multi-input quantum networks. The construction of these inequalities relies on the number of leaf nodes, a network parameter that can be identified by a linear-time algorithm. Our approach establishes a structural connection between bipartite full-correlation Bell inequalities and network Bell inequalities, enabling the analytical derivation of optimal quantum violations and the conditions under which they occur. We further quantify the upper bound on maximal violations achievable by arbitrary two-qubit mixed states in such networks, under separable measurements, and evaluate the noise robustness of the proposed inequalities via the visibilities of Werner states. Finally, we demonstrate that these inequalities can, in a device-independent manner, distinguish between network topologies of equal size that differ in the number of leaf nodes.
• Abstract（参考訳）: 複数の独立したソースを持つネットワークにおける量子非局所性は、大規模量子通信の基盤となり、その特徴付けに根本的な課題を提起する。 本研究では、一般のマルチ入力量子ネットワークにおける非局所性を検証するために、明示的な非線形ベル不等式の族を構築する。 これらの不等式の構成は、線形時間アルゴリズムで識別できるネットワークパラメータである葉ノードの数に依存する。 提案手法は,両部類間の完全相関ベル不等式とネットワークベル不等式との間の構造的関係を確立し,最適量子違反の解析的導出とその発生条件を実現する。 さらに、これらのネットワークにおいて、任意の2ビット混合状態によって達成可能な最大違反の上限を、分離可能な測定の下で定量化し、Werner状態の可視性を介して提案された不等式のノイズロバスト性を評価する。 最後に、これらの不等式は、デバイスに依存しない方法で、葉ノード数が異なる等サイズのネットワークトポロジを区別できることを実証する。

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