Paradoxes de Hardy inclinés pour l'extraction aléatoire indépendante du périphérique

Paradoxes de Hardy inclinés pour l'extraction aléatoire indépendante du périphérique

Horodatage: 15 septembre 2023 7:00 AM
Nœud source: 2884237

Shuai Zhao1, Ravishankar Ramanathan1, Yuan Liu1et une Pawel Horodecki2,3

1Département d'informatique, Université de Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong
2Centre international de théorie des technologies quantiques, Université de Gdańsk, Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, Pologne
3Faculté de physique appliquée et de mathématiques, Université technologique de Gdańsk, Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Pologne

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Abstract

Le paradigme indépendant du périphérique a connu des succès spectaculaires en matière de génération aléatoire, de distribution de clés et d'auto-tests, mais la plupart de ces résultats ont été obtenus en supposant que les parties détiennent des graines aléatoires fiables et privées. Dans le but d’assouplir l’hypothèse d’indépendance des mesures, les tests de non-localité de Hardy ont été proposés comme candidats idéaux. Dans cet article, nous introduisons une famille de paradoxes de Hardy inclinés qui permettent d'auto-tester les états généraux intriqués purs à deux qubits, ainsi que de certifier jusqu'à 1$ de caractère aléatoire local. Nous utilisons ensuite ces tests de Hardy inclinés pour obtenir une amélioration du taux de génération dans les protocoles d'amplification aléatoire de pointe pour les sources Santha-Vazirani (SV) avec une indépendance de mesure arbitrairement limitée. Notre résultat montre qu'une amplification aléatoire indépendante du dispositif est possible pour des sources SV arbitrairement biaisées et à partir d'états presque séparables. Enfin, nous introduisons une famille de tests de Hardy pour les états intriqués au maximum de dimension locale $4, 8$ comme candidats potentiels à l'extraction du caractère aléatoire DI afin de certifier jusqu'au maximum possible de 2 log d$ bits de caractère aléatoire global.

Image présentée : Limite inférieure de l'entropie maximale réalisable de $I_{alpha}^{MDL}$ ($alpha=frac{1}{2},alpha=frac{4}{5},alpha=1$) par rapport au limite inférieure $l$ d'une source SV faible.

Résumé populaire

Nous introduisons une famille de paradoxes de Hardy inclinés qui permettent l'auto-test d'états intriqués généraux purs à deux qubits et la certification d'un bit d'aléatoire local allant jusqu'à 1 $. En utilisant ces tests de Hardy inclinés, nous obtenons des taux de génération améliorés dans les protocoles d'amplification aléatoire de pointe pour les sources Santha-Vazirani (SV) avec une indépendance de mesure arbitrairement limitée. Nos résultats montrent qu'une amplification aléatoire indépendante du dispositif est possible pour des sources SV arbitrairement biaisées et pour des états presque séparables.

► Données BibTeX

► Références

Albert Einstein, Boris Podolsky et Nathan Rosen. « La description de la mécanique quantique de la réalité physique peut-elle être considérée comme complète ? Phys. Rév.47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

Erwin Schrödinger. "Discussion des relations de probabilité entre systèmes séparés." La presse de l'Universite de Cambridge. (1935).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

Jonathan Barrett, Lucien Hardy et Adrian Kent. "Pas de signalisation ni de distribution de clés quantiques." Phys. Le révérend Lett. 95, 010503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.010503

Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar, Stefano Pironio et Valerio Scarani. "Sécurité de la cryptographie quantique indépendante de l'appareil contre les attaques collectives." Phys. Le révérend Lett. 98, 230501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501

Stefano Pironio, Antonio Acín, Serge Massar, A. Boyer de La Giroday, Dzmitry N. Matsukevich, Peter Maunz, Steven Olmschenk, David Hayes, Le Luo, T. Andrew Manning et C. Monroe. "Nombres aléatoires certifiés par le théorème de Bell." Nature 464, 1021-1024 (2010) (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09008

Stefano Pironio et Serge Massar. "Sécurité de la génération pratique d'aléas privés." Phys. Rév.A 87, 012336 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.012336

Dominic Mayers et Andrew Yao. "Cryptographie quantique avec appareil imparfait." Actes du 39e Symposium annuel sur les fondements de l'informatique, pages 503-509 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1998.743501

Dominic Mayers et Andrew Yao. «Appareil quantique d'auto-test.» Informations quantiques. Calculer. 4(4), 273-286 (2004).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​0307205
arXiv: quant-ph / 0307205

Ivan Supic et Joseph Bowles. "Auto-test des systèmes quantiques : une revue." Quantique 4, 337 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-30-337

Koon Tong Goh, Chithrabhanu Perumangatt, Zhi Xian Lee, Alexander Ling et Valerio Scarani. "Comparaison expérimentale de la tomographie et des autotests pour certifier l'enchevêtrement." Phys. Rév.A 100, 022305 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022305

Roger Colbeck et Renato Renner. «Le hasard gratuit peut être amplifié.» Nat. Phys. 8, 450-453 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2300

Rodrigo Gallego, Lluis Masanes, Gonzalo De La Torre, Chirag Dhara, Leandro Aolita et Antonio Acín. "Le caractère totalement aléatoire d'événements arbitrairement déterministes." Nat. Commun. 4, 2654 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3654

Ravishankar Ramanathan, Fernando GSL Brandão, Karol Horodecki, Michał Horodecki, Paweł Horodecki et Hanna Wojewódka. "Amplification aléatoire sous des hypothèses fondamentales minimales sur les appareils." Phys. Le révérend Lett. 117, 230501 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.230501

Fernando GSL Brandão, Ravishankar Ramanathan, Andrzej Grudka, Karol Horodecki, Michał Horodecki, Paweł Horodecki, Tomasz Szarek et Hanna Wojewódka. "Amplification aléatoire réaliste et tolérante au bruit utilisant un nombre fini d'appareils." Nat. Commun. 7, 11345 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11345

Ravishankar Ramanathan, Michał Horodecki, Hammad Anwer, Stefano Pironio, Karol Horodecki, Marcus Grünfeld, Sadiq Muhammad, Mohamed Bourennane et Paweł Horodecki. "Amplification aléatoire pratique sans signalisation à l'aide des paradoxes de Hardy et sa mise en œuvre expérimentale." arXiv : 1810.11648 (2018).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1810.11648
arXiv: 1810.11648

Max Kessler et Rotem Arnon-Friedman. «Amplification du caractère aléatoire et privatisation indépendantes des appareils.» Journal IEEE sur certains domaines de la théorie de l'information 1(2), 568-584 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / JSAIT.2020.3012498

Miklos Santha et Umesh V. Vazirani. "Générer des séquences quasi-aléatoires à partir de sources semi-aléatoires." Journal des sciences informatiques et des systèmes 33(1), 75-87 (1986).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-0000(86)90044-9

Antonio Acín, Serge Massar et Stefano Pironio. "Le hasard contre la non-localité et l'intrication." Phys. Le révérend Lett. 108, 100402 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.100402

Cédric Bamps et Stefano Pironio. "Décompositions par somme de carrés pour une famille d'inégalités de type Clauser-Horne-Shimony-Holt et leur application à l'auto-test." Phys. Rév.A 91, 052111 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.052111

Andrea Coladangelo, Koon Tong Goh et Valerio Scarani. "Tous les états intriqués bipartites purs peuvent être auto-testés." Nat. Commun. 8, 15485 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms15485

Cédric Bamps, Serge Massar et Stefano Pironio. "Génération aléatoire indépendante de l'appareil avec des ressources quantiques partagées sublinéaires." Quantique 2, 86 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-22-86

Florian J. Curchod, Markus Johansson, Remigiusz Augusiak, Matty J. Hoban, Peter Wittek et Antonio Acín. "Certification du caractère aléatoire illimité utilisant des séquences de mesures." Phys. Rév.A 95, 020102 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.020102

Gilles Pütz, Denis Rosset, Tomer Jack Barnea, Yeong-Cherng Liang et Nicolas Gisin. « Un degré arbitrairement faible d’indépendance de mesure est suffisant pour manifester la non-localité quantique. » Phys. Le révérend Lett. 113, 190402 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.190402

Ravishankar Ramanathan, Yuan Liu et Paweł Horodecki. « Violations importantes dans la contextualité de Kochen Specker et leurs applications. » Nouveau J. Phys. 24, 033035 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac3a84

Lucien Hardy. "Non-localité pour deux particules sans inégalités pour presque tous les états intriqués." Phys. Le révérend Lett. 71, 1665 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1665

Rafael Rabelo, Law Yun Zhi et Valerio Scarani. "Limites indépendantes de l'appareil pour l'expérience de Hardy." Phys. Le révérend Lett. 109, 180401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.180401

Hong-Wei Li, Marcin Pawłowski, Ramij Rahaman, Guang-Can Guo et Zheng-Fu Han. "Nombres aléatoires indépendants des appareils et semi-indépendants basés sur un paradoxe de non-inégalité." Phys. Rév.A 92, 022327 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.022327

John F. Clauser, Michael A. Horne, Abner Shimony et Richard A. Holt. « Expérience proposée pour tester les théories locales des variables cachées. » Phys. Le révérend Lett. 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

Miguel Navascués, Stefano Pironio et Antonio Acín. "Une hiérarchie convergente de programmes semi-définis caractérisant l'ensemble des corrélations quantiques." Nouveau J. Phys. 10 073013 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

Danilo Boschi, S Branca, Francesco De Martini et Lucien Hardy. « Preuve en échelle de non-localité sans inégalités : résultats théoriques et expérimentaux. » Phys. Le révérend Lett. 79, 2755 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.79.2755

Ravishankar Ramanathan, Monika Rosicka, Karol Horodecki, Stefano Pironio, Michał Horodecki et Paweł Horodecki. "Structures de gadgets dans les preuves du théorème de Kochen-Specker." Quantique 4, 308 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-08-14-308

Ravishankar Ramanathan, Paweł Horodecki et Michał Banacki. "Extraction aléatoire sans signalisation à partir de sources publiques faibles." arXiv :2108.08819 (2021).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2108.08819
arXiv: 2108.08819

Paul Moritz Cohn. « Algèbre de base : groupes, anneaux et corps ». Springer Londres (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-0-85729-428-9

Camille Jordan. "Essai sur la géométrie à $ n $ dimensions." Bulletin de la S.M.F. 3, 103-174 (1875).
https://​/​doi.org/​10.24033/​bsmf.90

Ravishankar Ramanathan, Dardo Goyeneche, Sadiq Muhammad, Piotr Mironowicz, Marcus Grünfeld, Mohamed Bourennane et Paweł Horodecki. "Le pilotage est une caractéristique essentielle de la non-localité dans la théorie quantique." Nat. Commun. 9, 4244 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06255-5

Cité par

[1] Ravishankar Ramanathan, « Extraction indépendante du dispositif fini d'une source de min-entropie de bloc contre des adversaires quantiques », arXiv: 2304.09643, (2023).

[2] Abhishek Sadhu et Siddhartha Das, "Test des corrélations non locales quantiques sous un libre arbitre contraint et des détecteurs imparfaits", Examen physique A 107 1, 012212 (2023).

[3] Yuan Liu, Ho Yiu Chung et Ravishankar Ramanathan, « Enquêtes sur les limites des corrélations quantiques et des applications indépendantes des appareils », arXiv: 2309.06304, (2023).

Les citations ci-dessus proviennent de SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2023-09-16 11:09:07). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.

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