論文の概要: Scalable self-testing of generic multipartite quantum states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.15106v1
• Date: Thu, 14 May 2026 17:23:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-15 21:45:34.97952
• Title: Scalable self-testing of generic multipartite quantum states
• Title（参考訳）: 汎用多部量子状態のスケーラブル自己検査
• Authors: Jinchang Liu, Elias X. Huber, Zhenyu Du, Xingjian Zhang, Xiongfeng Ma,
• Abstract要約: サンプルの複雑さだけでほぼ全ての$n$-qubit状態に頑健に自己テストするプロトコルを導入する。 鍵となる要素は、多粒子パウリ測定をデバイス独立に評価するための効率的なスキームである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.086341461996514
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Characterizing large quantum systems with minimal assumptions is a central challenge in quantum information science. Self-testing provides the strongest form of certification by identifying the underlying quantum state solely from observed measurement statistics. However, existing self-testing methods for generic $n$-partite states face a scalability barrier, requiring exponentially many samples in the system size. In this work, we overcome this barrier by introducing a protocol that robustly self-tests almost all $n$-qubit states with only polynomial sample complexity. The key ingredient is an efficient scheme for device-independently evaluating multipartite Pauli measurements, which can be implemented using only a linear number of ancillary Bell pairs together with standard projective and Bell measurements, well within the reach of current quantum technology. Beyond self-testing states, our scheme provides a general framework for implementing a wide range of learning and certification protocols in the device-independent setting, thereby opening a scalable route to device-independent quantum information processing in large-scale quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 最小の仮定で大規模量子システムを特徴づけることは、量子情報科学における中心的な課題である。 自己検査は、観測された測定統計のみから基礎となる量子状態を特定することで、最も強力な認証形式を提供する。 しかし、$n$-partite状態に対する既存の自己テスト手法はスケーラビリティの障壁に直面し、システムサイズが指数関数的に多くのサンプルを必要とする。 本研究では,多項式サンプルの複雑さのみを伴ってほぼすべての$n$-qubit状態の自己テストを行うプロトコルを導入することで,この障壁を克服する。 鍵となる要素は、多粒子パウリの測定をデバイス独立に評価するための効率的なスキームであり、現在の量子技術の範囲内において、標準射影とベルの測定とともに、線形数のベル対だけを用いて実装することができる。 自己テスト状態以外にも,デバイス非依存の設定において幅広い学習プロトコルと認証プロトコルを実装するための一般的なフレームワークを提供し,大規模量子ネットワークにおけるデバイス非依存の量子情報処理へのスケーラブルな経路を開放する。

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