論文の概要: Experimental certification of ensembles of high-dimensional quantum states with independent quantum devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.17409v1
- Date: Thu, 19 Feb 2026 14:36:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-20 15:21:29.098486
- Title: Experimental certification of ensembles of high-dimensional quantum states with independent quantum devices
- Title（参考訳）: 独立量子デバイスを用いた高次元量子状態のアンサンブルの実験的証明
- Authors: Yong-Nan Sun, Meng-Yun Ma, Qi-Ping Su, Zhe Sun, Chui-Ping Yang, Franco Nori,
- Abstract要約: 半デバイスに依存しない方法で高次元量子状態のアンサンブルを実験的に証明する。
以上の結果から,高次元量子状態の認証は大気乱流騒音の影響下においても達成可能であることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.541340636614718
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: When increasing the dimensionality of quantum systems, high-dimensional quantum state certification becomes important in quantum information science and technology. However, how to certify ensembles of high-dimensional quantum states in a black-box scenario remains a challenging task. In this work, we report an experimental test of certifying ensembles of high-dimensional quantum states based on prepare-and-measure experiments with \textit{independent devices}, where the state preparation device and the measurement device have no shared randomness. In our experiment, the prepared quantum states are high-dimensional orbital angular momentum states of single photons, and both the preparation fidelity and the measurement fidelity are about 99.0$\%$ for the six-dimensional quantum states. We also measure the crosstalk matrices and calculate the similarity parameter for up to ten dimensions. We not only experimentally certify the ensemble of high-dimensional quantum states in a semi-device-independent manner, but also experimentally investigate the effect of atmospheric turbulent noise on high-dimensional quantum state certification. Our experimental results clearly show that the certification of high-dimensional quantum states can still be achieved even under the influence of atmospheric turbulent noise. Our findings have potential implications in quantum certification and quantum random number generation.
- Abstract（参考訳）: 量子システムの次元性を高めるとき、高次元量子状態認証は量子情報科学と技術において重要である。
しかし、ブラックボックスシナリオで高次元量子状態のアンサンブルを認証する方法は、依然として難しい課題である。
本研究では,高次元量子状態のアンサンブルを,状態生成装置と測定装置が共有ランダム性を持たない場合に,‘textit{independent device} を用いた準備・測定実験に基づいて検証する実験を行った。
我々の実験では、準備された量子状態は単一光子の高次元軌道角運動量状態であり、準備の忠実度と測定の忠実度は6次元の量子状態に対して約99.0$\%である。
また,クロストーク行列を測定し,最大10次元の類似度パラメータを算出する。
半デバイスに依存しない方法で高次元量子状態のアンサンブルを実験的に証明するだけでなく、高次元量子状態認証に対する大気乱流ノイズの影響を実験的に検討する。
実験結果から,大気乱流騒音の影響下においても,高次元量子状態の認証は依然として達成可能であることが明らかとなった。
我々の発見は、量子認証と量子乱数生成に潜在的に影響する可能性がある。
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