論文の概要: The Richness of Bell Nonlocality: Generalized Bell Polygamy and Hyper-Polygamy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.09034v1
• Date: Tue, 09 Dec 2025 19:00:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-11 15:14:53.276731
• Title: The Richness of Bell Nonlocality: Generalized Bell Polygamy and Hyper-Polygamy
• Title（参考訳）: ベル非局所性の豊かさ : 一般化ベルポリガミーとハイパーポリガミー
• Authors: Gerard Anglès Munné, Paweł Cieśliński, Jan Wójcik, Wiesław Laskowski,
• Abstract要約: 非古典的な量子相関は、量子力学の基礎と現代の量子技術の両方の基礎となる。 ベル非局所性は本質的に多部量子状態において多ガムとなることを示す。 この挙動は、ハイパーポリガミーと呼ばれる現象として、複数のサブシステムサイズで起こりうる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Non-classical quantum correlations underpin both the foundations of quantum mechanics and modern quantum technologies. Among them, Bell nonlocality is a central example. For bipartite Bell inequalities, nonlocal correlations obey strict monogamy: a violation of one inequality precludes violations of other inequalities on the overlapping subsystems. In the multipartite setting, however, Bell nonlocality becomes inherently polygamous. This was previously shown for subsystems obtained by removing a single particle from an $N$-partite system. Here, we generalize this result to arbitrary $(N-k)$-partite subsystems with $k>0$. We demonstrate that a single $N$-qubit state can violate all $\binom{N}{k}$ relevant Bell inequalities simultaneously. We further construct an $N$-qubit Bell inequality, obtained by symmetrizing the $(N-k)$-qubit ones, that is maximally violated by states exhibiting this generalized polygamy. We compare these violations with those achievable by GHZ states and show that polygamy offers an advantage in multipartite scenarios, providing new insights into scalable certification of non-classicality in quantum devices. Our analysis relies on symmetry properties of the MABK inequalities. Finally, we show that this behavior can occur across multiple subsystem sizes, a phenomenon we call hyper-polygamy. These structures reveal the remarkable abundance of nonlocality present in multipartite quantum states and offer perspectives for their applications in quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 非古典的な量子相関は、量子力学の基礎と現代の量子技術の両方の基礎となる。 中でもベル非局所性は中心的な例である。 非局所的相関は厳密なモノガミーに従う: 1つの不等式に違反することは、重複するサブシステムに他の不等式が違反することを妨げる。 しかし、多部構成では、ベル非局所性は本質的に多ガムとなる。 これは以前、$N$-partiteシステムから1つの粒子を取り除いたサブシステムに対して示された。 ここでは、この結果を$k>0$の任意の$(N-k)$-partiteサブシステムに一般化する。 我々は、1つの$N$-qubit状態がすべての$\binom{N}{k}$関連ベルの不等式を同時に破ることができることを示した。 さらに、$(N-k)$-qubit を対称性化して得られる$N$-qubit Bellの不等式は、この一般化されたポリガミーを示す状態によって極大に違反する。 我々は、これらの違反とGHZ状態の達成可能な違反を比較し、ポリガミーがマルチパーティイトシナリオにおいて有利であることを示し、量子デバイスにおける非古典性のスケーラブルな認証に関する新たな洞察を提供する。 解析はMABK不等式の対称性に依拠する。 最後に、この挙動は複数のサブシステムサイズで起こりうることを示し、これはハイパーポリガミーと呼ばれる現象である。 これらの構造は、多部量子状態に存在する非局所性の顕著な存在を明らかにし、量子技術への応用に対する視点を提供する。

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