論文の概要: Exponential Advantage of Multipartite Entanglement over Quantum Communication with Applications to Bounded-Storage Cryptography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.27957v1
• Date: Thu, 30 Jul 2026 10:04:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-31 21:37:00.503256
• Title: Exponential Advantage of Multipartite Entanglement over Quantum Communication with Applications to Bounded-Storage Cryptography
• Title（参考訳）: 量子通信におけるマルチパートエンタングルメントの指数的アドバンテージとバウンド記憶暗号への応用
• Abstract要約: 共有Greenberger-Horne-Zeilinger状態は、各送信者からの古典的通信の対数的に多くのビットのみを用いてタスクの完了を可能にすることを示す。 事前の絡み合いがなければ、成功確率の高いプロトコルは、少なくとも1つの送信者からの通信を必要とする。 暗号的な応用として、シード化された2ソース抽出器を構築し、絡み合った量子側情報と非絡み合った量子側情報の指数的分離を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5862480696321741
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We establish an exponential communication advantage enabled by multipartite quantum entanglement. Building on the bipartite Hidden Matching problem, we introduce a communication task involving multiple spatially separated senders and a single receiver. We show that a shared Greenberger-Horne-Zeilinger state enables completion of this task using only logarithmically many bits of classical communication from each sender. In contrast, without preshared entanglement, any protocol achieving high success probability requires polynomial communication from at least one sender, even when \emph{quantum} communication is allowed. Thus, classical communication assisted by multipartite entanglement can be exponentially more powerful than quantum communication without preshared entanglement. As a cryptographic application, we construct a seeded two-source randomness extractor and establish an exponential separation between entangled and unentangled quantum side-information. Specifically, compromising the extractor with two unentangled quantum states storing information about the two sources, respectively, requires polynomial-size memory, whereas exponentially smaller quantum memory suffices in the presence of a small amount of shared entanglement.
• Abstract（参考訳）: マルチパーティの量子絡み合いによって可能となる指数的通信の優位性を確立する。 本稿では,2部構成の隠れマッチング問題に基づいて,複数の空間分離型送信機と1つの受信機を含む通信タスクを導入する。 共有Greenberger-Horne-Zeilinger状態は、各送信者からの古典的通信の対数的に多くのビットのみを用いて、このタスクの完了を可能にすることを示す。 対照的に、事前の絡み合いがなければ、成功確率の高いプロトコルは、もし \emph{quantum} 通信が許可されたとしても、少なくとも1つの送信者からの多項式通信を必要とする。 したがって、古典的通信を多部エンタングルメントで支援することは、事前共有エンタングルメントなしでは量子通信よりも指数関数的に強力である。 暗号的な応用として、シード化された2ソースのランダム性抽出器を構築し、絡み合った量子側情報と非絡み合った量子側情報の指数的分離を確立する。 具体的には、2つのソースに関する情報を格納する2つの非絡み合った量子状態を持つ抽出器を合成するには、多項式サイズのメモリが必要であるが、指数関数的に小さな量子メモリは、少量の共有エンタングルメントの存在下で十分である。

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