論文の概要: Self-testing Quantum Supermaps

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.25124v1
• Date: Tue, 23 Jun 2026 19:54:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-25 17:05:30.132533
• Title: Self-testing Quantum Supermaps
• Title（参考訳）: 自己試験型量子スーパーマップ
• Authors: Victor Barizien, Cyril Branciard, Alastair A. Abbott, Jean-Daniel Bancal, Pavel Sekatski,
• Abstract要約: 量子スーパーマップはデバイス独立に識別可能であることを示す。 量子アルゴリズムコムと因果不定量子過程の両方の最初の自己テスト。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: By certifying quantum operations from measurement statistics directly, without any assumption on the internal workings of the devices involved, self-testing enables a uniquely reliable identification of quantum objects. While such device-independent characterization has been shown to be possible for states, measurements and channels, it has so far not been extended to quantum supermaps -- operations that act on quantum channels themselves and can combine them in either a well-defined causal order or also, remarkably, in an indefinite causal order. Here we show that quantum supermaps can be identified device-independently. Specifically, we obtain two levels of certification, depending on the network structure of the experiment: when each slot of the supermap accepts a single uncharacterized black box, identification up to local embedding combs is obtained; when several black boxes are inserted within each slot, identification up to local extracting and injecting maps is achieved. We illustrate our approach on four examples -- the identity comb, a bit-flip error-correcting comb, the comb describing Grover's algorithm, and the quantum switch -- providing in particular the first self-test of both a quantum algorithmic comb and a causally indefinite quantum process. Notably, in the latter case, this provides a new way to certify causal indefiniteness in a device-independent manner.
• Abstract（参考訳）: 測定統計から直接量子演算を認証することにより、関連するデバイスの内部動作を仮定することなく、自己テストは、量子オブジェクトのユニークな信頼性の高い識別を可能にする。 このようなデバイスに依存しない特性は状態、測定、チャネルに対して可能であることが示されているが、量子スーパーマップ(量子チャネル自体に作用し、明確に定義された因果順序または著しく不確定な因果順序でそれらを組み合わせることができる)にまで拡張されていない。 ここでは、デバイス独立に量子スーパーマップを識別できることを示す。 具体的には、実験のネットワーク構造によって、スーパーマップの各スロットが1つの非文字化ブラックボックスを受け入れると、局所的な埋め込みコムまでの識別が得られ、各スロット内に複数のブラックボックスを挿入すると、局所的な抽出および注入マップまでの識別が達成される。 我々は、アイデンティティコム、ビットフリップエラー訂正コム、Groverのアルゴリズムを記述したコム、および量子スイッチの4つの例について、特に量子アルゴリズムコムと因果不定量子プロセスの両方の最初の自己テストを提供する。 特に後者の場合、デバイスに依存しない方法で因果不確定性を証明するための新しい方法を提供する。

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