論文の概要: Certifying optimal device-independent quantum randomness in quantum networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.18534v1
• Date: Mon, 26 Jan 2026 14:40:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-27 15:23:08.873901
• Title: Certifying optimal device-independent quantum randomness in quantum networks
• Title（参考訳）: 量子ネットワークにおける最適デバイス非依存量子ランダム性の証明
• Authors: Shuai Zhao, Rong Wang, Qi Zhao,
• Abstract要約: 最適量子乱数性と自己検定GHZ状態の証明を可能にする多部構成ベル不等式の族を示す。 メルミン型不等式と比較すると、ベルの不等式は、非最大ベル値が達成されたときの量子ランダム性の証明においてより効率的である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 29.495895069435235
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Bell nonlocality provides a device-independent (DI) way to certify quantum randomness, based on which true random numbers can be extracted from the observed correlations without detail characterizations on devices for quantum state preparation and measurement. However, the efficiency of current strategies for DI randomness certification is still heavily constrained when it comes to non-maximal Bell values, especially for multiple parties. Here, we present a family of multipartite Bell inequalities that allows to certify optimal quantum randomness and self-test GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger) states, which are inspired from the stabilizer group of the GHZ state. Due to the simple representation of stabilizer group for GHZ states, this family of Bell inequalities is of simple structure and can be easily expanded to more parties. Compared with the Mermin-type inequalities, this family of Bell inequality is more efficient in certifying quantum randomness when non-maximal Bell values achieved. Meanwhile, the general analytical upper bound for the Holevo quantity is presented, and achieves better performance compared with the MABK (Mermin-Ardehali-Belinskii-Klyshko) inequality, Parity-CHSH (Clauser-Horne-Shimony-Holt) inequality and Holz inequality at $N=3$, which is of particular interests for experimental researches on DI quantum cryptography in quantum networks.
• Abstract（参考訳）: ベル非局所性(英: Bell nonlocality)は、量子状態の準備と測定のためのデバイスに詳細な特徴を持たずに、観測された相関から真の乱数を抽出できる、量子ランダム性を証明するデバイス非依存(DI)方法を提供する。 しかし、DIランダム性認証の現在の戦略の効率性は、特に複数の当事者において、ベル値以外の値に関しては、依然として厳しい制約を受けています。 ここでは、GHZ状態の安定化群から着想を得た最適量子ランダム性と自己テストGHZ状態の証明を可能にする多部的ベル不等式の族を示す。 GHZ状態に対する安定化群の単純な表現のため、ベルの不等式の族は単純構造であり、より多くの元に容易に拡張できる。 メルミン型不等式と比較すると、ベルの不等式は、非最大ベル値が達成されたときの量子ランダム性の証明においてより効率的である。 一方、ホレボ量に対する一般的な分析上界が提示され、MABK不等式、Parity-CHSH不等式、Holz不等式がN=3$で、量子ネットワークにおけるDI量子暗号の実験研究に特に興味がある。

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