与设备无关的随机性提取的倾斜 Hardy 悖论

与设备无关的随机性提取的倾斜 Hardy 悖论

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赵帅1, 拉维山卡·拉马纳森(Ravishankar Ramanathan)1, 刘元1帕维尔·霍罗德茨基2,3

1香港薄扶林道香港大学计算机科学系
2格但斯克大学国际量子技术理论中心,Wita Stwosza 63,格但斯克80-308
3格但斯克理工大学应用物理与数学学院, Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, 波兰

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抽象

独立于设备的范式在随机性生成、密钥分配和自测试方面取得了巨大的成功,但是这些结果大多数是在各方持有可信且私有的随机种子的假设下获得的。 为了放松测量独立性的假设,Hardy 的非定域性检验被认为是理想的候选。 在本文中,我们介绍了一系列倾斜的哈代悖论,允许自测试一般的纯双量子位纠缠态,并证明高达 1 美元位的局部随机性。 然后,我们使用这些倾斜的 Hardy 测试来提高 Santha-Vazirani (SV) 源的最先进的随机性放大协议的生成率,且测量独立性受到任意限制。 我们的结果表明,对于任意偏置的 SV 源和几乎可分离的状态,独立于设备的随机性放大是可能的。 最后,我们引入了一系列 Hardy 测试,用于局部维度 $4、8$ 的最大纠缠态,作为 DI 随机性提取的潜在候选者,以证明全局随机性的最大可能 $2 log d$ 位。

我们引入了一系列倾斜的哈代悖论,这些悖论能够实现一般纯双量子位纠缠态的自测试以及高达 1 美元位的局部随机性的认证。 利用这些倾斜的 Hardy 测试,我们在任意限制测量独立性的 Santha-Vazirani (SV) 源的最先进的随机性放大协议中实现了增强的生成率。 我们的研究结果表明,对于任意偏向的 SV 源和几乎可分离的状态,独立于设备的随机性放大是可能的。

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►参考

[1] 阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森。 “物理现实的量子力学描述可以被认为是完整的吗?” 物理。 修订版 47, 777 (1935)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

[2] 埃尔文·薛定谔。 “讨论分离系统之间的概率关系。” 剑桥大学出版社。 (1935)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

[3] 乔纳森·巴雷特、卢西恩·哈迪和阿德里安·肯特。 “没有信令和量子密钥分发。” 物理。 莱特牧师。 95, 010503 (2005)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.010503

[4] 安东尼奥·阿辛、尼古拉斯·布伦纳、尼古拉斯·吉辛、塞尔日·马萨尔、斯特凡诺·皮罗尼奥和瓦莱里奥·斯卡拉尼。 “量子加密技术独立于设备的安全性,可抵御集体攻击。” 物理。 莱特牧师。 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 和 C. Monroe。 “贝尔定理证明的随机数。” 自然 464, 1021–1024 (2010) (2010)。
https:/ / doi.org/10.1038/nature09008

[6] 斯特凡诺·皮罗尼奥和塞尔日·马萨尔。 “实用的私人随机性生成的安全性。” 物理。 修订版 A 87, 012336 (2013)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.012336

[7] 多米尼克·梅耶斯和安德鲁·姚。 “设备不完善的量子密码学。” 第 39 届计算机科学基础年度研讨会论文集,第 503-509 页(1998 年)。
https:///doi.org/10.1109/SFCS.1998.743501

[8] 多米尼克·梅耶斯和安德鲁·姚。 “自测试量子仪器。” 量子信息。 计算。 4(4), 273–286 (2004)。
https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0307205
arXiv:quant-ph / 0307205

[9] 伊万·苏皮奇和约瑟夫·鲍尔斯。 “量子系统的自我测试:回顾。” 量子 4, 337 (2020)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-30-337

[10] Koon Tong Goh、Chithrabhanu Perumangatt、Zhi Xian Lee、Alexander Ling 和 Valerio Scarani。 “断层扫描和自测试在证明纠缠方面的实验比较。” 物理。 修订版 A 100, 022305 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022305

[11] 罗杰·科尔贝克和雷纳托·雷纳。 “自由随机性可以被放大。” 纳特。 物理。 8,450–453(2012)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nphys2300

[12] 罗德里戈·加列戈、路易斯·马萨内斯、贡萨洛·德拉托雷、奇拉格·达拉、莱安德罗·奥利塔和安东尼奥·阿辛。 “来自任意确定性事件的完全随机性。” 纳特。 交流。 4、2654(2013)。
https:///doi.org/10.1038/ncomms3654

[13] Ravishankar Ramanathan、Fernando GSL Brandão、Karol Horodecki、Michał Horodecki、Paweł Horodecki 和 Hanna Wojewódka。 “在设备的最小基本假设下的随机性放大。” 物理。 莱特牧师。 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 和 Hanna Wojewódka。 “使用有限数量的设备实现现实的耐噪声随机性放大。” 纳特。 交流。 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 和 Paweł Horodecki。 “使用哈代悖论的实用无信号证明随机性放大及其实验实现。” arXiv:1810.11648(2018)。
https://doi.org/10.48550/arXiv.1810.11648
的arXiv:1810.11648

[16] 马克斯·凯斯勒和罗特姆·阿农-弗里德曼。 “独立于设备的随机性放大和私有化。” IEEE 信息论选定领域杂志 1(2), 568–584 (2020)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / JSAIT.2020.3012498

[17] Miklos Santha 和 Umesh V. Vazirani。 “从半随机源生成准随机序列。” 计算机与系统科学杂志 33(1), 75–87 (1986)。
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-0000(86)90044-9

[18] 安东尼奥·阿辛、塞尔日·马萨尔和斯特凡诺·皮罗尼奥。 “随机性与非定域性和纠缠性。” 物理。 莱特牧师。 108, 100402 (2012)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.100402

[19] 塞德里克·班普斯和斯特凡诺·皮罗尼奥。 “类 Clauser-Horne-Shimony-Holt 不等式族的平方和分解及其在自测试中的应用。” 物理。 修订版 A 91, 052111 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.052111

[20] 安德里亚·科拉安杰洛、吴冠东和瓦莱里奥·斯卡拉尼。 “所有纯二分纠缠态都可以进行自测试。” 纳特。 交流。 8、15485(2017)。
https:///doi.org/10.1038/ncomms15485

[21] 塞德里克·班普斯、塞尔日·马萨尔和斯特凡诺·皮罗尼奥。 “具有亚线性共享量子资源的独立于设备的随机性生成。” 量子 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 和 Antonio Acín。 “使用测量序列进行无界随机性认证。” 物理。 修订版 A 95, 020102 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.020102

[23] 吉尔斯·普茨、丹尼斯·罗塞特、托默·杰克·巴尼亚、梁永成和尼古拉斯·吉辛。 “任意少量的测量独立性足以证明量子非定域性。” 物理。 莱特牧师。 113、190402(2014)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.190402

[24] Ravishankar Ramanathan、刘媛和 Paweł Horodecki。 “Kochen Specker 语境及其应用中存在大量违规行为。” 新物理学杂志。 24, 033035 (2022)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac3a84

[25] 卢西安·哈迪. “两个粒子的非定域性,几乎所有纠缠态都不存在不等式。” 物理。 莱特牧师。 71、1665(1993)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1665

[26] 拉斐尔·拉贝洛、罗云志和瓦莱里奥·斯卡拉尼。 “哈代实验的设备无关范围。” 物理。 莱特牧师。 109, 180401 (2012)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.180401

[27] 李宏伟、Marcin Pawłowski、Ramij Rahaman、郭光灿和韩正福。 “基于非不平等悖论的设备和半设备无关的随机数。” 物理。 修订版 A 92, 022327 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.022327

[28] 约翰·F·克劳瑟、迈克尔·A·霍恩、阿布纳·希莫尼和理查德·A·霍尔特。 “提出测试局部隐变量理论的实验。” 物理。 莱特牧师。 23, 880 (1969)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[29] 米格尔·纳瓦斯库埃斯、斯特凡诺·皮罗尼奥和安东尼奥·阿辛。 “表征量子关联集的半定程序的收敛层次结构。” 新物理学杂志。 10 073013 (2008)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

[30] 达尼洛·博斯基、S·布兰卡、弗朗西斯科·德·马蒂尼和卢西恩·哈迪。 “不存在不等式的非定域性的阶梯证明:理论和实验结果。” 物理。 莱特牧师。 79、2755(1997)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.79.2755

[31] Ravishankar Ramanathan、Monika Rosicka、Karol Horodecki、Stefano Pironio、Michał Horodecki 和 Paweł Horodecki。 “科亨-斯佩克定理证明中的小工具结构。” 量子 4, 308 (2020)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-08-14-308

[32] Ravishankar Ramanathan、Paweł Horodecki 和 Michał Banacki。 “从公共弱源中进行无信令证明的随机性提取。” arXiv:2108.08819 (2021)。
https://doi.org/10.48550/arXiv.2108.08819
的arXiv:2108.08819

[33] 保罗·莫里茨·科恩. “基本代数:群、环和域”。 施普林格伦敦(2012)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-0-85729-428-9

[34] 卡米尔·乔丹. “Essai sur la géométrie à $n$dimensions。” SMF 公报 3, 103-174 (1875)。
https://doi.org/10.24033/bsmf.90

[35] Ravishankar Ramanathan、Dardo Goyeneche、Sadiq Muhammad、Piotr Mironowicz、Marcus Grünfeld、Mohamed Bourennane 和 Paweł Horodecki。 “转向是量子理论中非局域性的一个基本特征。” 纳特。 交流。 9、4244(2018)。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06255-5

被引用

[1] Ravishankar Ramanathan,“对抗量子对手的块最小熵源的有限设备独立提取”, 的arXiv:2304.09643, (2023).

[2] Abhishek Sadhu 和 Siddhartha Das,“受限自由意志和不完美检测器下的量子非局域相关性测试”, 物理评论A 107 1,012212(2023).

[3] Yuan Liu、Ho Yiu Chung 和 Ravishankar Ramanathan,“量子关联边界和设备无关应用的研究”, 的arXiv:2309.06304, (2023).

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