論文の概要: The statistical disturbance bound of quantum measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.15874v1
• Date: Fri, 17 Jul 2026 11:41:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-20 17:56:52.84043
• Title: The statistical disturbance bound of quantum measurements
• Title（参考訳）: 量子計測の統計的外乱境界
• Authors: Ties-A. Ohst, Sebastian Schlösser, Roope Uola,
• Abstract要約: 量子測定によって引き起こされる障害の定量化は、典型的には、基礎となる測定チャネルの詳細な知識を必要とする。 我々は、量子測定の統計的性質と、任意の整合性チャネルによって誘導される状態の乱れを結びつける統計的外乱境界を導入する。 また,測定効果の明示的な知識を必要とせず,統計的乱れを実験的に決定できる重み付き状態排除法を開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantifying the disturbance caused by a quantum measurement typically requires detailed knowledge of the underlying measurement channel. In this work, we introduce a statistical disturbance bound, which connects the statistical properties of a quantum measurement to the state disturbance induced by any compatible measurement channel. Specifically, we show that the average fidelity between input and output with respect to an arbitrary ensemble of pure input states is fundamentally bounded in terms of the measurement, described as a positive operator-valued measure (POVM). We further develop the weighted state exclusion technique, which enables an experimental determination of the statistical disturbance bound without requiring explicit knowledge of the measurement effects. To see the advantages of our approach over existing information-disturbance relations, we show that our bound distinguishes between measurements with equivalent informativeness. Furthermore, we demonstrate that the weighted state exclusion technique can detect and quantify measurement-induced disturbance using state preparations that are insufficient for tomographic reconstruction of the measurement operators. Finally, we illustrate how disturbance bounds defined with respect to specific input ensembles can be used to bound an eavesdropper's guessing probability in a simple protocol for quantum randomness generation.
• Abstract（参考訳）: 量子測定によって引き起こされる障害の定量化は、典型的には、基礎となる測定チャネルの詳細な知識を必要とする。 本研究では、量子計測の統計的特性と、任意の整合性測定チャネルによって誘導される状態の乱れを結合する統計的外乱境界を導入する。 具体的には、純粋入力状態の任意のアンサンブルに対する入力と出力の間の平均忠実度が、正の演算子評価測度(POVM)として表される測定の観点で根本的に境界づけられていることを示す。 さらに、測定効果の明示的な知識を必要とせず、統計的乱れを実験的に決定できる重み付き状態排除技術を開発した。 既存の情報ゆらぎ関係に対する我々のアプローチの利点を考察するために,我々は,等価な情報量を持つ測定値の区別を試みている。 さらに, この重み付き状態除去技術は, 測定操作者の断層再構成に不十分な状態準備を用いて, 測定誘起障害を検出し定量化できることを示した。 最後に、量子乱数生成のための単純なプロトコルにおいて、特定の入力アンサンブルに対して定義された外乱境界が、盗聴者の推測確率の束縛にどのように用いられるかを説明する。

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