論文の概要: Robust hyperentanglement self testing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.01633v1
• Date: Mon, 01 Dec 2025 12:57:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-02 19:46:34.854947
• Title: Robust hyperentanglement self testing
• Title（参考訳）: 頑健な超絡み合い自己検査
• Authors: Yu-Hao Wang, Xing-Fu Wang, Ming-Ming Du, Shi-Pu Gu, Wei Zhong, Lan Zhou, Yu-Bo Sheng,
• Abstract要約: ハイパーエンタングルメントベースの量子情報タスクには、意図したように機能するハイパーエンタングルメントソースの認証が不可欠である。 既存のセルフテストプロトコルはすべて、マルチDOFエンタングルメントを自己テストできないワン・DOFエンタングルメントに重点を置いている。 複雑なハイパーエンタングルメント源の認証を行うためのハイパーエンタングルメント自己試験フレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.394145435879027
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hyperentanglement, which refers to entanglement encoded in two or more independent degrees of freedom (DOFs), is a valuable resource for the future high-capacity quantum network. Certifying hyperentanglement sources work as intended is critical for the hyperentanglement-based quantum information tasks. Self testing is the strongest certification method for quantum state and measurement under minimal assumptions, even without any knowledge of the devices' inner workings. However, the existing self testing protocols all focus on one-DOF entanglement, which cannot self test the multi-DOF entanglement. In the paper, we propose a hyperentanglement self testing framework. We take the self testing for the polarization-spatial-mode hyperentangled Bell states as an example. The self testing is based on the violation of two-dimension CHSH test in each DOF independently. The two-step swap isometry circuits are proposed for self testing the entanglement in spatial-mode and polarization DOFs, respectively. All the sixteen polarization-spatial-mode hyperentangled Bell states can be self tested. Our hyperentanglement self testing framework has three advantages. First, it is a general hyperentanglement self testing framework, and can be extended to self test multi-DOF hyperentanglement and multipartite hyperentanglement. Second, it can provide the robust hyperentanglement self testing and establish the relation between the lower bound of fidelity and the imperfect violation of Bell-like inequality in each DOF. Third, it is feasible with current experimental technology. Our hyperentanglement self testing framework provides a promising way to certify complex hyperentanglement sources, and has potential application in future high-capacity quantum network.
• Abstract（参考訳）: ハイパーエンタングルメント(Hyperentanglement)は、2つ以上の独立した自由度(DOF)で符号化された絡み合いを指し、将来の高容量量子ネットワークにとって貴重な資源である。 ハイパーエンタングルメントベースの量子情報タスクには、意図したように機能するハイパーエンタングルメントソースの認証が不可欠である。 自己検査は、デバイスの内部動作に関する知識がなくても、最小限の仮定で量子状態と測定を行うための最強の認証方法である。 しかし、既存のセルフテストプロトコルはすべて、マルチDOFエンタングルメントを自己テストできないワン・DOFエンタングルメントに焦点を当てている。 本稿では,ハイパーエンタングルメント自己テストフレームワークを提案する。 偏光-空間モード多角形ベル状態の自己検査を例に挙げる。 自己検査は、各DOFにおける2次元CHSHテストの違反に基づいて行われる。 空間モードと偏光DOFの絡み合いを自己検査する2ステップスワップアイソメトリ回路を提案する。 16個の偏光-空間モードの超絡み合ったベル状態は全て、自己検査できる。 ハイパーエンタングルメントの自己テストフレームワークには3つの利点があります。 第一に、これは一般的なハイパーアングルメント自己テストフレームワークであり、セルフテストマルチDOFハイパーアングルメントとマルチパートハイパーアングルメントに拡張することができる。 第二に、ロバストなハイパーエンタングルメント自己検査を提供し、各DOFにおける低忠実度境界とベルのような不等式の不完全違反の関係を確立することができる。 第三に、現在の実験技術で実現可能である。 我々のハイパーエンタングルメント自己テストフレームワークは、複雑なハイパーエンタングルメントソースを認証する有望な方法を提供する。

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