論文の概要: Robust certification of high-dimensional quantum devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.04338v1
• Date: Tue, 05 May 2026 22:57:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-07 18:41:07.568321
• Title: Robust certification of high-dimensional quantum devices
• Title（参考訳）: 高次元量子デバイスのロバスト認証
• Authors: Javier Fernández, Albert Rico, David Viedma, Evelyn A. Ortega, Valerio Pruneri, Adam Vallés, Verònica Ahufinger, Anna Sanpera, Some S. Bhattacharya,
• Abstract要約: 本稿では,2つの距離の量子性を証明するプロトコルを提案し,設計し,実験的に実装する。 観測された相関関係のランク-安定性解析により,プロトコルの堅牢性を示す。 本結果は,高次元量子通信システムを検証するための実用的な方法である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.14174260159821
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Certifying quantum behavior from classically accessible data is essential for secure communication and scalable quantum technologies. While powerful certification methods such as Bell nonlocality and quantum steering exist, their implementation typically requires entanglement or additional assumptions, and experimental demonstrations mainly focus on low-dimensional systems. In minimal prepare-and-measure scenarios, where a sender encodes information into quantum states and a receiver performs a single measurement, robust certification becomes particularly challenging, especially in the presence of noise and in higher-dimensional Hilbert spaces. Here, we propose, design, and experimentally implement a protocol that certifies quantumness between two distant parties without the need for preshared resources or measurement incompatibility. The experiments are carried out using the orbital angular momentum degrees of freedom of single photons, chosen for providing increased dimensionality that is scalable. We demonstrate the robustness of the protocol through rank-stability analysis of the observed correlations, which enables the certification of non-classicality even in the presence of noise. Our results provide a practical route to validate high-dimensional quantum communication systems and open new possibilities for secure and dimension-efficient quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 古典的にアクセス可能なデータから量子挙動を認証することは、セキュアな通信とスケーラブルな量子技術にとって不可欠である。 ベル非局所性(英語版)や量子ステアリング(英語版)のような強力な認証方法が存在するが、その実装は通常、絡み合いや追加の仮定を必要とし、実験的なデモは主に低次元システムに焦点を当てている。 送信者が情報を量子状態にエンコードし、受信機が単一の測定を行う場合、特にノイズの存在や高次元ヒルベルト空間において、ロバストな認証が特に困難となる。 本稿では,事前のリソースや測定の不整合性を必要とせず,遠隔者間で量子性を証明するプロトコルを提案し,設計し,実験的に実装する。 実験は、単一の光子の軌道角運動量自由度を用いて行われ、拡張性のある次元性を提供するために選択される。 我々は,観測された相関関係のランク-安定性解析を通じてプロトコルのロバスト性を実証し,ノイズの存在下においても非古典性認定を可能にする。 本研究は,高次元量子通信システムを検証するための実用的な方法を提供し,セキュアかつ高次元の量子情報処理のための新たな可能性を開くものである。

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