論文の概要: Random Access Code protocols: Quantum advantage related to intraparticle entanglement-based contextuality
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.13350v2
- Date: Sat, 16 May 2026 09:35:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-19 17:57:45.888148
- Title: Random Access Code protocols: Quantum advantage related to intraparticle entanglement-based contextuality
- Title（参考訳）: ランダムアクセスコードプロトコル:粒子間絡み合いに基づくコンテキスト性に関連する量子優位性
- Authors: Nilaj Saha, Sumit Mukherjee, Dipankar Home,
- Abstract要約: 本研究では、量子エンハンスメントを達成するために、単一粒子の2つの共測定可能な自由度間の絡み合いについて検討する。
特に、量子$n の 1$ RAC プロトコルの最大成功確率は、関連するベル型不等式に対する最大量子違反に対応する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8029049649310211
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The quantum enhancement of success probability in the Random Access Code (RAC) protocols remains unexplored from two important perspectives. First, the use of entanglement between two co-measurable degrees of freedom of a single particle (intraparticle entanglement) in achieving such quantum enhancement has not been investigated. Second, no explicit quantitative correspondence has been established between the predicted/observed quantum advantage and the underlying quantum resource responsible for it. In this work, we address both these aspects simultaneously by harnessing a single-particle resource. For this purpose, the RAC protocol is formulated in terms of intraparticle entanglement between, for instance, spin/polarization and path degrees of freedom of a single particle. Within this framework, a relevant Bell-type inequality, derived from the assumption of noncontextuality for single particle path-spin measurements, is used. Based on these ingredients, the formulated analysis reveals that the magnitude of quantum-mechanical violation of such Bell-type inequality, signifying a form of quantum contextuality, is quantitatively commensurate with the quantum enhancement of success probability in any intraparticle entanglement-assisted $n$-bit RAC protocol. In particular, the maximal success probability of a quantum $n \mapsto 1$ RAC protocol corresponds to the maximal quantum violation of the relevant Bell-type inequality. This correspondence is empirically testable using a readily implementable single-particle interferometric setup requiring coherence preservation only for a single particle.
- Abstract（参考訳）: ランダムアクセスコード(RAC)プロトコルにおける成功確率の量子的拡張は、2つの重要な視点から検討されていない。
第一に、そのような量子エンハンスメントを達成するために、単一粒子(粒子間エンタングルメント)の2つの共測定可能な自由度の間の絡み合いが研究されていない。
第二に、予測・観測された量子優位性とそれに関与する基礎となる量子資源との間に明確な量的対応は確立されていない。
本研究では,これら2つの側面を同時に,単一粒子資源を利用することで解決する。
この目的のために、RACプロトコルは、例えばスピン/偏極と単一粒子の自由度の間の粒子内絡み合いによって定式化される。
この枠組み内では、単粒子パススピン測定における非コンテキスト性の仮定から導かれるベル型不等式が用いられる。
これらの成分に基づいて、定式化分析により、そのようなベル型不等式に対する量子力学的違反の大きさは、任意の粒子間絡み込み支援された$n$-bit RACプロトコルにおける成功確率の量子的拡張と定量的に一致していることが明らかとなった。
特に、量子$n \mapsto 1$ RAC プロトコルの最大成功確率は、関連するベル型不等式に対する最大量子違反に対応する。
この対応は、単一粒子に対してのみコヒーレンス保存を必要とする容易に実装可能な単一粒子干渉計セットアップを用いて実証的に検証可能である。
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