論文の概要: Quantitative quantum soundness for all multipartite compiled nonlocal games

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.25145v1
• Date: Mon, 29 Sep 2025 17:51:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-30 22:32:20.191778
• Title: Quantitative quantum soundness for all multipartite compiled nonlocal games
• Title（参考訳）: マルチパーティライトコンパイルされた非局所ゲームに対する量子音響量の定量化
• Authors: Matilde Baroni, Igor Klep, Dominik Leichtle, Marc-Olivier Renou, Ivan Šupić, Lucas Tendick, Xiangling Xu,
• Abstract要約: 我々は,KLVYコンパイラの量子音響量を示す。 量子機器にNPAのような階層を導入し、その完全性を証明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1140384738063094
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Compiled nonlocal games transfer the power of Bell-type multi-prover tests into a single-device setting by replacing spatial separation with cryptography. Concretely, the KLVY compiler (STOC'23) maps any multi-prover game to an interactive single-prover protocol, using quantum homomorphic encryption. A crucial security property of such compilers is quantum soundness, which ensures that a dishonest quantum prover cannot exceed the original game's quantum value. For practical cryptographic implementations, this soundness must be quantitative, providing concrete bounds, rather than merely asymptotic. While quantitative quantum soundness has been established for the KLVY compiler in the bipartite case, it has only been shown asymptotically for multipartite games. This is a significant gap, as multipartite nonlocality exhibits phenomena with no bipartite analogue, and the difficulty of enforcing space-like separation makes single-device compilation especially compelling. This work closes this gap by showing the quantitative quantum soundness of the KLVY compiler for all multipartite nonlocal games. On the way, we introduce an NPA-like hierarchy for quantum instruments and prove its completeness, thereby characterizing correlations from operationally-non-signaling sequential strategies. We further develop novel geometric arguments for the decomposition of sequential strategies into their signaling and non-signaling parts, which might be of independent interest.
• Abstract（参考訳）: コンパイルされた非ローカルゲームは、空間分離を暗号に置き換えることで、ベル型マルチプロデューサテストのパワーを単一デバイス設定に転送する。 具体的には、KLVYコンパイラ(STOC'23)は、量子同型暗号を用いて、任意のマルチプロデューサゲームをインタラクティブなシングルプロデューサプロトコルにマッピングする。 このようなコンパイラの重要なセキュリティ特性は量子音性であり、これは不正な量子証明器が元のゲームの量子値を超えないことを保証する。 実用的な暗号実装では、この音質は、単に漸近的ではなく、具体的な境界を提供するために定量的でなければならない。 KLVY コンパイラのバイパルタイトの場合、定量的な量子音性は確立されているが、マルチパルタイトゲームでは漸近的にしか示されていない。 これは、多部非局所性は二部類縁類縁体を持たない現象を示し、空間のような分離を強制することの難しさは、単デバイスコンパイルを特に魅力的にしているため、大きなギャップである。 この研究は、全多部非局所ゲームに対するKLVYコンパイラの定量的量子音性を示すことによって、このギャップを埋める。 その過程で,量子機器のNPA型階層を導入し,その完全性を証明する。 さらに, 逐次戦略を信号処理や非信号処理に分解するための新しい幾何学的議論も展開する。

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