Парадокси Tilted Hardy для апаратно-незалежного вилучення випадковості

Перевидано Платоном

читають: 0

Шуай Чжао¹, Равішанкар Раманатан¹, Юань Лю¹ та Павло Городецький^2,3

¹Департамент комп'ютерних наук, Університет Гонконгу, Покфулам Роуд, Гонконг
²Міжнародний центр теорії квантових технологій, Гданський університет, Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, Poland
³Факультет прикладної фізики та математики, Гданський технологічний університет, Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.

абстрактний

Незалежна від пристрою парадигма досягла вражаючих успіхів у генерації випадковості, розподілі ключів і самотестуванні, однак більшість цих результатів було отримано за припущення, що сторони мають надійні та приватні випадкові початкові числа. У спробах пом'якшити припущення про незалежність вимірювань, тести нелокальності Харді були запропоновані як ідеальні кандидати. У цій статті ми представляємо сімейство нахилених парадоксів Харді, які дозволяють самостійно перевіряти загальні чисті двокубітні заплутані стани, а також засвідчувати до $1$ біта локальної випадковості. Потім ми використовуємо ці нахилені тести Харді, щоб отримати покращення швидкості генерації в найсучасніших протоколах посилення випадковості для джерел Санта-Вазірані (SV) із довільно обмеженою незалежністю вимірювань. Наш результат показує, що апаратно-незалежне посилення випадковості можливе для довільно зміщених джерел SV і з майже роздільних станів. Нарешті, ми представляємо сімейство тестів Харді для максимально заплутаних станів локального розміру $4$ як потенційних кандидатів для вилучення випадковості DI для сертифікації до максимально можливих $8 log d$ бітів глобальної випадковості.

Рекомендоване зображення: нижня межа максимально досяжної ентропії $I_{alpha}^{MDL}$ ($alpha=frac{1}{2},alpha=frac{4}{5},alpha=1$) порівняно з нижня межа $l$ слабкого SV-джерела.

► Дані BibTeX

@article{Zhao2023tiltedhardy, doi = {10.22331/q-2023-09-15-1114}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-09-15-1114}, title = {Tilted { H}Hardy paradoxes for device-dependent randomness extraction}, author = {Zhao, Shuai and Ramanathan, Ravishankar and Liu, Yuan and Horodecki, Pawe{l{}}}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521- 327X}, видавець = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, том = {7}, сторінки = {1114}, місяць = вересень, рік = {2023} }

► Список літератури

[1] Альберт Ейнштейн, Борис Подольський і Натан Розен. «Чи можна вважати квантово-механічний опис фізичної реальності повним?» фіз. Rev. 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

[2] Ервін Шредінгер. «Обговорення ймовірнісних відносин між розділеними системами». Cambridge University Press. (1935).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

[3] Джонатан Барретт, Люсьєн Харді та Адріан Кент. «Без сигналізації та квантового розподілу ключів». фіз. Преподобний Летт. 95, 010503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.010503

[4] Антоніо Асін, Ніколас Бруннер, Ніколас Гісін, Серж Массар, Стефано Піроніо та Валеріо Скарані. «Апаратно-незалежний захист квантової криптографії від колективних атак». фіз. Преподобний Летт. 98, 230501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501

[5] Стефано Піроніо, Антоніо Асін, Серж Массар, А. Бойєр де Ла Жіродай, Дмитро Н. Мацукевич, Пітер Маунц, Стівен Олмшенк, Девід Хейс, Ле Луо, Т. Ендрю Меннінг і К. Монро. «Випадкові числа, підтверджені теоремою Белла». Nature 464, 1021–1024 (2010) (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09008

[6] Стефано Піроніо та Серж Массар. «Безпека практичної генерації приватної випадковості». фіз. Rev. A 87, 012336 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.012336

[7] Домінік Майерс і Ендрю Яо. «Квантова криптографія з недосконалим апаратом». Матеріали 39-го щорічного симпозіуму з основ інформатики, сторінки 503–509 (1998).
https:///doi.org/10.1109/SFCS.1998.743501

[8] Домінік Майерс і Ендрю Яо. «Квантовий апарат для самотестування». Квантова інформація. обчис. 4(4), 273–286 (2004).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0307205
arXiv: quant-ph / 0307205

[9] Іван Шупич і Джозеф Боулз. «Самотестування квантових систем: огляд». Квант 4, 337 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-09-30-337

[10] Кун Тонг Гох, Чітрабхану Перумангатт, Чжі Сіан Лі, Олександр Лінг і Валеріо Скарані. «Експериментальне порівняння томографії та самотестування при сертифікації заплутаності». фіз. A 100, 022305 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022305

[11] Роджер Колбек і Ренато Реннер. «Безкоштовна випадковість може бути посилена». Нац. фіз. 8, 450–453 (2012).
https:///doi.org/10.1038/nphys2300

[12] Родріго Гальєго, Луїс Масанес, Гонсало Де Ла Торре, Чираг Дхара, Леандро Аоліта та Антоніо Асін. «Повна випадковість від довільно детермінованих подій». Нац. Комун. 4, 2654 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3654

[13] Равішанкар Раманатан, Фернандо Дж. С. Л. Брандао, Кароль Городецький, Міхал Городецький, Павло Городецький та Ганна Воєводка. «Посилення випадковості за мінімальних фундаментальних припущень щодо пристроїв». фіз. Преподобний Летт. 117, 230501 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.230501

[14] Фернандо Дж. С. Л. Брандао, Равішанкар Раманатан, Анджей Грудка, Кароль Городецький, Міхал Городецький, Павел Городецький, Томаш Шарек і Ганна Воєводка. «Реалістичне шумостійке випадкове посилення з використанням кінцевої кількості пристроїв». Нац. Комун. 7, 11345 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11345

[15] Равішанкар Раманатан, Міхал Городецький, Хаммад Анвер, Стефано Піроніо, Кароль Городецький, Маркус Грюнфельд, Садік Мухаммад, Мохамед Боуреннан і Павел Городецький. «Практичне посилення випадковості без сигналізації за допомогою парадоксів Харді та його експериментальна реалізація». arXiv:1810.11648 (2018).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1810.11648
arXiv: 1810.11648

[16] Макс Кесслер і Ротем Арнон-Фрідман. «Апаратно-незалежне посилення випадковості та приватизація». IEEE Journal on Selected Areas in Information Theory 1(2), 568–584 (2020).
https:///doi.org/10.1109/JSAIT.2020.3012498

[17] Міклош Санта та Умеш В. Вазірані. «Генерація квазівипадкових послідовностей із напіввипадкових джерел». Journal of Computer and System Sciences 33(1), 75–87 (1986).
https://doi.org/10.1016/0022-0000(86)90044-9

[18] Антоніо Асін, Серж Массар і Стефано Піроніо. «Випадковість проти нелокальності та заплутаності». фіз. Преподобний Летт. 108, 100402 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.100402

[19] Седрік Бампс і Стефано Піроніо. «Розклади на суму квадратів для сімейства нерівностей Клаузера-Горна-Шімоні-Холта та їх застосування до самотестування». фіз. Rev. A 91, 052111 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.052111

[20] Андреа Коладангело, Кун Тонг Го та Валеріо Скарані. «Усі чисті дводольні заплутані стани можна перевірити самостійно». Нац. Комун. 8, 15485 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms15485

[21] Седрік Бампс, Серж Массар і Стефано Піроніо. «Генерація випадковості, незалежної від пристрою, із сублінійними спільними квантовими ресурсами». Квант 2, 86 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-22-86

[22] Флоріан Дж. Куршод, Маркус Йоханссон, Ремігіуш Аугусяк, Метті Дж. Хобан, Пітер Віттек та Антоніо Асін. «Сертифікація необмеженої випадковості з використанням послідовностей вимірювань». фіз. Rev. A 95, 020102 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.020102

[23] Жиль Пютц, Дені Россе, Томер Джек Барні, Йонг-Чернг Лян і Ніколя Гісін. «Для прояву квантової нелокальності достатньо невеликої незалежності вимірювань». фіз. Преподобний Летт. 113, 190402 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.190402

[24] Равішанкар Раманатан, Юань Лю та Павло Городецький. «Великі порушення контекстуальності Kochen Specker та їх застосування». New J. Phys. 24, 033035 (2022).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac3a84

[25] Люсьєн Гарді. «Нелокальність для двох частинок без нерівностей для майже всіх заплутаних станів». фіз. Преподобний Летт. 71, 1665 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1665

[26] Рафаель Рабело, Ло Юн Чжі та Валеріо Скарані. «Незалежні від пристрою межі для експерименту Харді». фіз. Преподобний Летт. 109, 180401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.180401

[27] Хун-Вей Лі, Марчін Павловський, Рамідж Рахаман, Гуан-Кан Гуо та Чжен-Фу Хан. «Пристройно-і напівприладно-незалежні випадкові числа на основі парадоксу нерівності». фіз. Rev. A 92, 022327 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.022327

[28] Джон Ф. Клаузер, Майкл А. Хорн, Ебнер Шимоні та Річард А. Холт. «Пропонований експеримент для перевірки локальних теорій прихованих змінних». фіз. Преподобний Летт. 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[29] Мігель Наваскуес, Стефано Піроніо та Антоніо Асін. «Збіжна ієрархія напіввизначених програм, що характеризують набір квантових кореляцій». New J. Phys. 10 073013 (2008).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/7/073013

[30] Данило Боскі, С. Бранка, Франческо Де Мартіні та Люсьєн Харді. «Сходовий доказ нелокальності без нерівностей: теоретичні та експериментальні результати». фіз. Преподобний Летт. 79, 2755 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.79.2755

[31] Равішанкар Раманатан, Моніка Росицька, Кароль Городецький, Стефано Піроніо, Міхал Городецький та Павло Городецький. «Структури гаджетів у доказах теореми Кохена-Шпекера». Квант 4, 308 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-08-14-308

[32] Равішанкар Раманатан, Павло Городецький та Міхал Банацький. «Вилучення випадковості без сигналів із загальнодоступних слабких джерел». arXiv:2108.08819 (2021).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2108.08819
arXiv: 2108.08819

[33] Пол Моріц Кон. “Базова алгебра: групи, кільця та поля”. Springer London (2012).
https://doi.org/10.1007/978-0-85729-428-9

[34] Камілла Джордан. «Essai sur la géométrie à $ n $ dimensions». Bulletin de la SMF 3, 103-174 (1875).
https:///doi.org/10.24033/bsmf.90

[35] Равішанкар Раманатан, Дардо Гойенече, Садік Мухаммад, Пьотр Міронович, Маркус Грюнфельд, Мохамед Буреннан і Павел Городецький. «Керування є важливою ознакою нелокальності в квантовій теорії». Нац. Комун. 9, 4244 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-06255-5

Цитується

[1] Равішанкар Раманатан, «Незалежне від кінцевого пристрою вилучення блочного джерела мінімальної ентропії проти квантових противників», arXiv: 2304.09643, (2023).

[2] Абхішек Садху та Сіддхартха Дас, «Тестування квантових нелокальних кореляцій за умов обмеженої свободи волі та недосконалих детекторів», Фізичний огляд A 107 1, 012212 (2023).

[3] Юань Лю, Хо Іу Чунг і Равішанкар Раманатан, «Дослідження границь квантових кореляцій і пристроїв-незалежних додатків», arXiv: 2309.06304, (2023).

Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2023-09-16 11:09:07). Список може бути неповним, оскільки не всі видавці надають відповідні та повні дані про цитування.

On Служба, на яку посилається Crossref даних про цитування робіт не знайдено (остання спроба 2023-09-16 11:09:06).

Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.