論文の概要: Semi-device-independent certification of high-dimensional quantum channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.07823v1
- Date: Sun, 08 Feb 2026 05:05:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-10 20:26:24.81693
- Title: Semi-device-independent certification of high-dimensional quantum channels
- Title（参考訳）: 高次元量子チャネルの半デバイス非依存認証
- Authors: Mengyan Li, Yanning Jia, Fenzhuo Guo, Haifeng Dong, Sujuan Qin, Fei Gao,
- Abstract要約: 既存の認証方式は、しばしば完全に信頼された内部デバイスに依存している。
観測された統計から直接チャネル特性を認証するためのセミデバイス非依存のフレームワークを提案する。
エンタングルメントの忠実性の低い境界は、観測された統計の完全なセットまたは単一の目撃値のいずれかと互換性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9794752987799527
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Certifying high-dimensional quantum channels is essential for ensuring the reliability of quantum communication protocols. Existing certification schemes often rely on fully trusted internal devices, which is difficult to achieve in realistic scenarios. Here, we propose a semi-device-independent framework for certifying channel properties directly from observed statistics, assuming only that the system dimension is known. By explicitly incorporating the full set of structural constraints inherent to Choi states, our approach exploits the Choi-Jamiołkowski isomorphism for rigorous certification of quantum channels. The entanglement dimensionality of quantum channels is first certified by introducing a witness and numerically determining its Schmidt-number-dependent bounds. This certification method reproduces known analytical benchmarks and is applied to dephasing and depolarizing noise channels, thereby confirming its validity. To provide a more complete assessment of channel performance, the entanglement fidelity of quantum channels is also certified using a hierarchy of semidefinite programming relaxations based on localizing matrices. Lower bounds on the entanglement fidelity are obtained that are compatible with either the full set of observed statistics or a single witness value.
- Abstract（参考訳）: 量子通信プロトコルの信頼性を確保するためには、高次元量子チャネルの認証が不可欠である。
既存の認証方式は、しばしば完全に信頼された内部デバイスに依存しており、現実的なシナリオでは達成が難しい。
本稿では,観測された統計値から直接チャネル特性を認証するための半デバイス非依存のフレームワークを提案する。
チョイ状態に固有の構造的制約の完全な集合を明示的に組み込むことによって、我々のアプローチは、量子チャネルの厳密な証明のために、チョイ=ジャミオヴコフスキー同型を利用する。
量子チャネルの絡み合いの次元性は、まず証人を導入し、シュミット数依存境界を数値的に決定することによって証明される。
既知の分析ベンチマークを再現し、ノイズチャネルのデフォーカスとデポーラ化に適用し、その妥当性を確認する。
より完全なチャネル性能評価を行うため、量子チャネルの絡み合いの忠実度も、局所化行列に基づく半定値プログラミング緩和階層を用いて認定する。
エンタングルメントの忠実性の低い境界は、観測された統計の完全なセットまたは単一の目撃値のいずれかと互換性がある。
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