Tilted Hardy Paradoxes For Device-independent Randomness Extraction

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Shuai Zhao¹, Ravishankara Ramanathana¹, Yuan Liu¹, Paweł Horodecki^2,3

¹Wydział Informatyki, Uniwersytet w Hongkongu, Pokfulam Road, Hongkong
²Międzynarodowe Centrum Teorii Technologii Kwantowych, Uniwersytet Gdański, Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, Polska
³Wydział Fizyki Stosowanej i Matematyki Politechniki Gdańskiej, Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

Czy ten artykuł jest interesujący czy chcesz dyskutować? Napisz lub zostaw komentarz do SciRate.

Abstrakcyjny

Paradygmat niezależny od urządzenia odniósł spektakularne sukcesy w generowaniu losowości, dystrybucji kluczy i autotestowaniu, jednak większość tych wyników uzyskano przy założeniu, że strony posiadają zaufane i prywatne nasiona losowe. Próbując złagodzić założenie o niezależności pomiaru, jako idealnych kandydatów zaproponowano testy nielokalne Hardy'ego. W tym artykule przedstawiamy rodzinę nachylonych paradoksów Hardy'ego, które pozwalają na samotestowanie ogólnych czystych stanów splątanych z dwoma kubitami, a także poświadczają lokalną losowość do 1 $. Następnie używamy tych nachylonych testów Hardy'ego, aby uzyskać poprawę szybkości generowania w najnowocześniejszych protokołach wzmacniania losowości dla źródeł Santha-Vazirani (SV) z dowolnie ograniczoną niezależnością pomiaru. Nasz wynik pokazuje, że niezależne od urządzenia wzmocnienie losowości jest możliwe w przypadku dowolnie obciążonych źródeł SV i ze stanów prawie rozłącznych. Na koniec wprowadzamy rodzinę testów Hardy'ego dla maksymalnie splątanych stanów o wymiarze lokalnym $4, 8$ jako potencjalnych kandydatów do ekstrakcji losowości DI w celu poświadczenia maksymalnie możliwych bitów globalnej losowości do maksymalnie 2 log d$.

Wyróżniony obraz: dolna granica maksymalnej osiągalnej entropii $I_{alpha}^{MDL}$ ($alpha=frac{1}{2},alpha=frac{4}{5},alpha=1$) w porównaniu z dolna granica $XNUMX$ słabego źródła SV.

Popularne podsumowanie

Przedstawiamy rodzinę nachylonych paradoksów Hardy'ego, które umożliwiają samotestowanie ogólnych czystych dwukubitowych stanów splątanych i certyfikację lokalnej losowości do 1 $. Wykorzystując te nachylone testy Hardy'ego, osiągamy zwiększone współczynniki generacji w najnowocześniejszych protokołach wzmacniania losowości dla źródeł Santha-Vazirani (SV) z dowolnie ograniczoną niezależnością pomiaru. Nasze odkrycia pokazują, że niezależne od urządzenia wzmocnienie losowości jest możliwe w przypadku dowolnie obciążonych źródeł SV i ze stanów prawie rozdzielnych.

► Dane BibTeX

@article{Zhao2023tiltedhardy, doi = {10.22331/q-2023-09-15-1114}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-09-15-1114}, tytuł = {Przechylony { H}ardy paradoksy do ekstrakcji losowości niezależnej od urządzenia}, autor = {Zhao, Shuai i Ramanathan, Ravishankar i Liu, Yuan i Horodecki, Paweł{l{}}}, czasopismo = {{Quantum}}, issn = {2521- 327X}, wydawca = {{Verein zur F{„{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, tom = {7}, strony = {1114}, miesiąc = wrzesień, rok = {2023} }

► Referencje

[1] Albert Einstein, Borys Podolski i Nathan Rosen. „Czy kwantowo-mechaniczny opis rzeczywistości fizycznej można uznać za kompletny?” Fiz. Obj. 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

[2] Erwin Schrödinger. „Omówienie relacji prawdopodobieństwa pomiędzy systemami oddzielnymi.” Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. (1935).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

[3] Jonathana Barretta, Luciena Hardy’ego i Adriana Kenta. „Brak sygnalizacji i dystrybucji klucza kwantowego.” Fiz. Wielebny Lett. 95, 010503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.010503

[4] Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar, Stefano Pironio i Valerio Scarani. „Niezależne od urządzenia bezpieczeństwo kryptografii kwantowej przed zbiorowymi atakami”. Fiz. Wielebny Lett. 98, 230501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501

[5] 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 i C. Monroe. „Liczby losowe potwierdzone twierdzeniem Bella”. Natura 464, 1021–1024 (2010) (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09008

[6] Stefano Pironio i Serge’a Massara. „Bezpieczeństwo praktycznego generowania losowości prywatnej”. Fiz. Rev. A 87, 012336 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.012336

[7] Dominic Mayers i Andrew Yao. „Kryptografia kwantowa z niedoskonałym aparatem”. Proceedings 39. doroczne sympozjum na temat podstaw informatyki, strony 503–509 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1998.743501

[8] Dominic Mayers i Andrew Yao. „Samotestujący aparat kwantowy”. Informacje kwantowe. Oblicz. 4(4), 273–286 (2004).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0307205
arXiv: quant-ph / 0307205

[9] Ivan Šupić i Joseph Bowles. „Samotestowanie systemów kwantowych: przegląd”. Kwant 4, 337 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-09-30-337

[10] Koon Tong Goh, Chithrabhanu Perumangatt, Zhi Xian Lee, Alexander Ling i Valerio Scarani. „Eksperymentalne porównanie tomografii i samotestowania w ocenie splątania.” Fiz. Rev. A 100, 022305 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022305

[11] Rogera Colbecka i Renato Rennera. „Darmową losowość można wzmocnić.” Nat. Fiz. 8, 450–453 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2300

[12] Rodrigo Gallego, Lluis Masanes, Gonzalo De La Torre, Chirag Dhara, Leandro Aolita i Antonio Acín. „Pełna losowość wynikająca z arbitralnie deterministycznych zdarzeń”. Nat. komuna. 4, 2654 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3654

[13] Ravishankar Ramanathan, Fernando GSL Brandão, Karol Horodecki, Michał Horodecki, Paweł Horodecki i Hanna Wojewódka. „Wzmocnienie losowości przy minimalnych podstawowych założeniach na urządzeniach”. Fiz. Wielebny Lett. 117, 230501 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.230501

[14] Fernando GSL Brandão, Ravishankar Ramanathan, Andrzej Grudka, Karol Horodecki, Michał Horodecki, Paweł Horodecki, Tomasz Szarek i Hanna Wojewódka. „Realistyczne wzmocnienie losowości odporne na szumy przy użyciu skończonej liczby urządzeń.” Nat. komuna. 7, 11345 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11345

[15] Ravishankar Ramanathan, Michał Horodecki, Hammad Anwer, Stefano Pironio, Karol Horodecki, Marcus Grünfeld, Sadiq Muhammad, Mohamed Bourennane i Paweł Horodecki. „Praktyczne wzmocnienie losowości bez sygnalizacji przy użyciu paradoksów Hardy’ego i jego eksperymentalna implementacja”. arXiv:1810.11648 (2018).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1810.11648
arXiv: 1810.11648

[16] Maxa Kesslera i Rotema Arnona-Friedmana. „Wzmocnienie i prywatyzacja losowości niezależne od urządzenia.” IEEE Journal on Selected Areas in Information Theory 1(2), 568–584 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / JSAIT.2020.3012498

[17] Miklos Santha i Umesh V. Vazirani. „Generowanie quasi-losowych sekwencji ze źródeł półlosowych”. Journal of Computer and System Sciences 33 (1), 75–87 (1986).
https://doi.org/10.1016/0022-0000(86)90044-9

[18] Antonio Acín, Serge Massar i Stefano Pironio. „Losowość kontra nielokalność i splątanie”. Fiz. Wielebny Lett. 108, 100402 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.100402

[19] Cédrica Bampsa i Stefano Pironio. „Rozkłady sumy kwadratów dla rodziny nierówności typu Clausera-Horne’a-Shimony’ego-Holt’a i ich zastosowanie do samotestowania”. Fiz. Rev. A 91, 052111 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.052111

[20] Andrea Coladangelo, Koon Tong Goh i Valerio Scarani. „Wszystkie czysto dwustronne stany splątane można poddać samotestowi”. Nat. komuna. 8, 15485 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms15485

[21] Cédric Bamps, Serge Massar i Stefano Pironio. „Generowanie losowości niezależne od urządzenia z subliniowymi współdzielonymi zasobami kwantowymi”. Kwant 2, 86 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-22-86

[22] Florian J. Curchod, Markus Johansson, Remigiusz Augusiak, Matty J. Hoban, Peter Wittek i Antonio Acín. „Certyfikacja nieograniczonej losowości przy użyciu sekwencji pomiarów.” Fiz. Rev. A 95, 020102 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.020102

[23] Gilles Pütz, Denis Rosset, Tomer Jack Barnea, Yeong-Cherng Liang i Nicolas Gisin. „Dowolnie mała niezależność pomiaru jest wystarczająca, aby wykazać nielokalność kwantową”. Fiz. Wielebny Lett. 113, 190402 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.190402

[24] Ravishankar Ramanathan, Yuan Liu i Paweł Horodecki. „Duże naruszenia kontekstualności Kochen Specker i ich zastosowań.” Nowy J. Phys. 24, 033035 (2022).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac3a84

[25] Luciena Hardy’ego. „Nielokalność dwóch cząstek bez nierówności dla prawie wszystkich stanów splątanych.” Fiz. Wielebny Lett. 71, 1665 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1665

[26] Rafaela Rabelo, Law Yun Zhi i Valerio Scarani. „Granice niezależne od urządzenia dla eksperymentu Hardy’ego.” Fiz. Wielebny Lett. 109, 180401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.180401

[27] Hong-Wei Li, Marcin Pawłowski, Ramij Rahaman, Guang-Can Guo i Zheng-Fu Han. „Liczby losowe niezależne od urządzenia i częściowo urządzenia oparte na paradoksie nierówności”. Fiz. Rev. A 92, 022327 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.022327

[28] John F. Clauser, Michael A. Horne, Abner Shimony i Richard A. Holt. „Proponowany eksperyment mający na celu przetestowanie teorii lokalnych ukrytych zmiennych”. Fiz. Wielebny Lett. 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[29] Miguel Navascués, Stefano Pironio i Antonio Acín. „Zbieżna hierarchia programów półokreślonych charakteryzująca zbiór korelacji kwantowych”. Nowy J. Phys. 10 073013 (2008).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/7/073013

[30] Danilo Boschi, S. Branca, Francesco De Martini i Lucien Hardy. „Drabinowy dowód nielokalności bez nierówności: wyniki teoretyczne i eksperymentalne”. Fiz. Wielebny Lett. 79, 2755 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.79.2755

[31] Ravishankar Ramanathan, Monika Rosicka, Karol Horodecki, Stefano Pironio, Michał Horodecki i Paweł Horodecki. „Struktury gadżetów w dowodach twierdzenia Kochana-Speckera.” Kwant 4, 308 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-08-14-308

[32] Ravishankar Ramanathan, Paweł Horodecki i Michał Banacki. „Nieodporna na sygnalizację ekstrakcja losowości ze słabych publicznych źródeł”. arXiv:2108.08819 (2021).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2108.08819
arXiv: 2108.08819

[33] Paula Moritza Cohna. „Podstawy algebry: grupy, pierścienie i ciała”. Springer Londyn (2012).
https://doi.org/10.1007/978-0-85729-428-9

[34] Kamila Jordana. „Essai sur la géométrie à $ n $ Dimensions.” Biuletyn de la SMF 3, 103-174 (1875).
https:///doi.org/10.24033/bsmf.90

[35] Ravishankar Ramanathan, Dardo Goyeneche, Sadiq Muhammad, Piotr Mironowicz, Marcus Grünfeld, Mohamed Bourennane i Paweł Horodecki. „Sterowanie jest istotną cechą nielokalności w teorii kwantowej”. Nat. komuna. 9, 4244 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-06255-5

Cytowany przez

[1] Ravishankar Ramanathan, „Niezależna od skończonego urządzenia ekstrakcja źródła minimalnej entropii bloku przeciwko przeciwnikom kwantowym”, arXiv: 2304.09643, (2023).

[2] Abhishek Sadhu i Siddhartha Das, „Testowanie nielokalnych korelacji kwantowych w warunkach ograniczonej wolnej woli i niedoskonałych detektorów”, Przegląd fizyczny A 107 1, 012212 (2023).

[3] Yuan Liu, Ho Yiu Chung i Ravishankar Ramanathan, „Badania granicy korelacji kwantowych i zastosowań niezależnych od urządzeń”, arXiv: 2309.06304, (2023).

Powyższe cytaty pochodzą z Reklamy SAO / NASA (ostatnia aktualizacja pomyślnie 2023-09-16 11:09:07). Lista może być niekompletna, ponieważ nie wszyscy wydawcy podają odpowiednie i pełne dane cytowania.

On Serwis cytowany przez Crossref nie znaleziono danych na temat cytowania prac (ostatnia próba 2023-09-16 11:09:06).

Niniejszy artykuł opublikowano w Quantum pod Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe (CC BY 4.0) licencja. Prawa autorskie należą do pierwotnych właścicieli praw autorskich, takich jak autorzy lub ich instytucje.