Kvantekorrelationer på ingen-signaleringsgrænsen: selvtest og mere

Kvantekorrelationer på ingen-signaleringsgrænsen: selvtest og mere

Kai-Siang Chen1, Gelo Noel M. Tabia1,2,3, Chellasamy Jebarathinam4,5, Shiladitya Mal1,2, Jun-Yi Wu6, og Yeong-Cherng Liang1,2

1Institut for Fysik og Center for Quantum Frontiers of Research & Technology (QFort), National Cheng Kung University, Tainan 701, Taiwan
2Physics Division, National Center for Theoretical Sciences, Taipei 10617, Taiwan
3Center for Quantum Technology, National Tsing Hua University, Hsinchu 300, Taiwan
4Center for Teoretisk Fysik, Polish Academy of Sciences, Aleja Lotników 32/46, 02-668 Warszawa, Polen
5Institut for Fysik og Center for Kvanteinformationsvidenskab, National Cheng Kung University, Tainan 70101, Taiwan
6Institut for Fysik, Tamkang University, Tamsui, New Taipei 251301, Taiwan

Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.

Abstrakt

I enhedsuafhængig kvanteinformation spiller korrelationer mellem lokale måleresultater observeret af rumligt adskilte parter i en Bell-test en fundamental rolle. Selvom det længe er kendt, at det tilladte sæt af korrelationer i kvanteteorien ligger strengt mellem Bell-local-sættet og no-signaling-sættet, forbliver mange spørgsmål vedrørende kvantesættets geometri ubesvarede. Her ser vi igen på problemet med, hvornår grænsen for kvantesættet falder sammen med no-signaleringssættet i det enkleste Bell-scenarie. Specielt for hver klasse af disse fælles grænser, der indeholder $k$ nul sandsynligheder, giver vi en $(5-k)$-parameterfamilie af kvantestrategier, der realiserer disse (ekstremale) korrelationer. Vi beviser yderligere, at selvtestning er mulig i alle ikke-trivielle klasser ud over de kendte eksempler på Hardy-type korrelationer, og vi giver numeriske beviser, der understøtter robustheden af ​​disse selvtestresultater. Kandidater fra én-parameter familier af selvtestende korrelationer fra nogle af disse klasser identificeres. Som et biprodukt af vores undersøgelse, hvis qubit-strategierne, der fører til en ekstrem ikke-lokal korrelation, er lokal-unitært ækvivalente, følger en selvtestende erklæring beviseligt. Interessant nok er alle disse selvtest-korrelationer fundet på ingen-signaleringsgrænsen beviseligt ikke-eksponerede. En analog karakterisering for mængden $mathcal{M}$ af kvantekorrelationer, der opstår fra endelig-dimensionelle maksimalt sammenfiltrede tilstande, er også tilvejebragt. På vej til at etablere dette sidste resultat viser vi, at alle korrelationer af $mathcal{M}$ i det enkleste Bell-scenarie er opnåelige som konvekse kombinationer af dem, der kan opnås ved hjælp af et Bell-par og projektive målinger. Til gengæld opnår vi den maksimale Clauser-Horne-Shimony-Holt Bell-ulighedskrænkelse af enhver maksimalt sammenfiltret to-qudit-tilstand og en no-go-sætning vedrørende selvtestning af sådanne tilstande.

► BibTeX-data

► Referencer

[1] S. Popescu og D. Rohrlich, Fundet. Phys. 24, 379 (1994).
https://​/​doi.org/​10.1007/​BF02058098

[2] G. Brassard, H. Buhrman, N. Linden, AA Méthot, A. Tapp og F. Unger, Phys. Rev. Lett. 96, 250401 (2006).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.96.250401

[3] M. Navascués og H. Wunderlich, Proc. R. Soc. A 466, 881 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1098/​rspa.2009.0453

[4] M. Pawlowski, T. Paterek, D. Kaszlikowski, V. Scarani, A. Winter og M. Zukowski, Nature 461, 1101 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nature08400

[5] M. Navascués, Y. Guryanova, MJ Hoban og A. Acín, Nat. Commun. 6, 6288 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms7288

[6] JS Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics: Collected Papers on Quantum Philosophy, 2. udg. (Cambridge University Press, 2004).
https://​/​doi.org/​10.1017/​CBO9780511815676

[7] T. Norsen, Am. J. Phys. 79, 1261 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1119/​1.3630940

[8] JS Bell, Physics 1, 195 (1964).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[9] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani og S. Wehner, Rev. Mod. Phys. 86, 419 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.86.419

[10] V. Scarani, Acta Physica Slovaca 62, 347 (2012).

[11] A. Acín, N. Brunner, N. Gisin, S. Massar, S. Pironio og V. Scarani, Phys. Rev. Lett. 98, 230501 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.98.230501

[12] R. Colbeck, ph.d.-afhandling, arXiv:0911.3814 (2009).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.0911.3814
arXiv: 0911.3814

[13] S. Pironio, A. Acín, S. Massar, AB dl Giroday, DN Matsukevich, P. Maunz, S. Olmschenk, D. Hayes, L. Luo, TA Manning og C. Monroe, Nature 464, 1021 (2010) .
https://​/​doi.org/​10.1038/​nature09008

[14] R. Gallego, N. Brunner, C. Hadley og A. Acín, Phys. Rev. Lett. 105, 230501 (2010).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.105.230501

[15] J.-D. Bancal, N. Gisin, Y.-C. Liang og S. Pironio, Phys. Rev. Lett. 106, 250404 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.106.250404

[16] T. Moroder, J.-D. Bancal, Y.-C. Liang, M. Hofmann og O. Gühne, Phys. Rev. Lett. 111, 030501 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.030501

[17] Y.-C. Liang, D. Rosset, J.-D. Bancal, G. Pütz, TJ Barnea og N. Gisin, Phys. Rev. Lett. 114, 190401 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.114.190401

[18] S.-L. Chen, C. Budroni, Y.-C. Liang og Y.-N. Chen, fys. Rev. Lett. 116, 240401 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.116.240401

[19] F. Baccari, D. Cavalcanti, P. Wittek og A. Acín, Phys. Rev. X 7, 021042 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.7.021042

[20] J.-D. Bancal, N. Sangouard og P. Sekatski, Phys. Rev. Lett. 121, 250506 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.121.250506

[21] M. Zwerger, W. Dür, J.-D. Bancal og P. Sekatski, Phys. Rev. Lett. 122, 060502 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.060502

[22] P. Sekatski, J.-D. Bancal, S. Wagner og N. Sangouard, Phys. Rev. Lett. 121, 180505 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.121.180505

[23] S.-L. Chen, C. Budroni, Y.-C. Liang og Y.-N. Chen, fys. Rev. A 98, 042127 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.98.042127

[24] R. Arnon-Friedman og J.-D. Bancal, New J. Phys. 21, 033010 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aafef6

[25] S. Wagner, J.-D. Bancal, N. Sangouard og P. Sekatski, Quantum 4, 243 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-03-19-243

[26] S.-L. Chen, H.-Y. Ku, W. Zhou, J. Tura og Y.-N. Chen, Quantum 5, 552 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-28-552

[27] A. Gočanin, I. Šupić og B. Dakić, PRX Quantum 3, 010317 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.3.010317

[28] Y.-C. Liang og Y. Zhang, Entropy 21 (2019).
https://​/​doi.org/​10.3390/​e21020185

[29] D. Mayers og A. Yao, Quantum Info. Comput. 4, 273 (2004).

[30] I. Šupić og J. Bowles, Quantum 4, 337 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-30-337

[31] J. Wang, S. Paesani, Y. Ding, R. Santagati, P. Skrzypczyk, A. Salavrakos, J. Tura, R. Augusiak, L. Mančinska, D. Bacco, D. Bonneau, JW Silverstone, Q. Gong , A. Acín, K. Rottwitt, LK Oxenløwe, JL O'Brien, A. Laing og MG Thompson, Science 360, 285 (2018).
https://​doi.org/​10.1126/​science.aar7053

[32] W H. Zhang, G. Chen, X.-X. Peng, X.-J. Ye, P. Yin, X.-Y. Xu, J.-S. Xu, C.-F. Li og G.-C. Guo, Phys. Rev. Lett. 122, 090402 (2019a).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.090402

[33] W H. Zhang, G. Chen, P. Yin, X.-X. Peng, X.-M. Hu, Z.-B. Hou, Z.-Y. Zhou, S. Yu, X.-J. Ja, Z.-Q. Zhou, X.-Y. Xu, J.-S. Tang, J.-S. Xu, Y.-J. Han, B.-H. Liu, C.-F. Li og G.-C. Guo, Npj Quantum Inf. 5, 4 (2019b).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-018-0120-0

[34] S. Gómez, A. Mattar, I. Machuca, ES Gómez, D. Cavalcanti, OJ Farías, A. Acín og G. Lima, Phys. Rev. A 99, 032108 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.99.032108

[35] J.-D. Bancal, K. Redeker, P. Sekatski, W. Rosenfeld og N. Sangouard, Quantum 5, 401 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-03-02-401

[36] D. Wu, Q. Zhao, C. Wang, L. Huang, Y.-F. Jiang, B. Bai, Y. Zhou, X.-M. Gu, F.-M. Liu, Y.-Q. Mao, Q.-C. Sun, M.-C. Chen, J. Zhang, C.-Z. Peng, X.-B. Zhu, Q. Zhang, C.-Y. Lu og J.-W. Pan, Phys. Rev. Lett. 128, 250401 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.128.250401

[37] J. Barrett, N. Linden, S. Massar, S. Pironio, S. Popescu og D. Roberts, Phys. Rev. A 71, 022101 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.71.022101

[38] P. Horodecki og R. Ramanathan, Nat. Commun. 10, 1701 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-09505-2

[39] PM Pearle, fys. Rev. D 2, 1418 (1970).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevD.2.1418

[40] SL Braunstein og CM Caves, Ann. Phys. 202, 22 (1990).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0003-4916(90)90339-P

[41] J. Barrett, A. Kent og S. Pironio, Phys. Rev. Lett. 97, 170409 (2006).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.97.170409

[42] KT Goh, J. Kaniewski, E. Wolfe, T. Vértesi, X. Wu, Y. Cai, Y.-C. Liang og V. Scarani, Phys. Rev. A 97, 022104 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.97.022104

[43] R. Colbeck og R. Renner, Nat. Commun. 2, 411 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms1416

[44] R. Colbeck og R. Renner, Nat. Phys. 8, 450 (2012).
https://doi.org/​10.1038/​nphys2300

[45] G. Pütz, D. Rosset, TJ Barnea, Y.-C. Liang og N. Gisin, Phys. Rev. Lett. 113, 190402 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.113.190402

[46] M. Kessler og R. Arnon-Friedman, IEEE J. Sel. Områder Kommun. 1, 568 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1109/​JSAIT.2020.3012498

[47] L. Hardy, Phys. Rev. Lett. 71, 1665 (1993).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.71.1665

[48] R. Ramanathan, M. Horodecki, H. Anwer, S. Pironio, K. Horodecki, M. Grünfeld, S. Muhammad, M. Bourennane og P. Horodecki, arXiv:1810.11648 (2018).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1810.11648
arXiv: 1810.11648

[49] A. Rai, C. Duarte, S. Brito og R. Chaves, Phys. Rev. A 99, 032106 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.99.032106

[50] R. Rabelo, LY Zhi og V. Scarani, Phys. Rev. Lett. 109, 180401 (2012).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.109.180401

[51] S. Kunkri, SK Choudhary, A. Ahanj og P. Joag, Phys. Rev. A 73, 022346 (2006).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.73.022346

[52] L.-M. Liang og C.-Z. Li, Phys. Lett. A 335, 371 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.physleta.2004.12.046

[53] A. Rai, M. Pivoluska, M. Plesch, S. Sasmal, M. Banik og S. Ghosh, Phys. Rev. A 103, 062219 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.103.062219

[54] A. Rai, M. Pivoluska, S. Sasmal, M. Banik, S. Ghosh og M. Plesch, Phys. Rev. A 105, 052227 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.105.052227

[55] JF Clauser, MA Horne, A. Shimony og RA Holt, Phys. Rev. Lett. 23, 880 (1969).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.23.880

[56] D. Collins og N. Gisin, J. Phys. A: Matematik. Gen. 37, 1775 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​5/​021

[57] A. Peres, Fundet. Phys. 20, 1441 (1990).
https://​/​doi.org/​10.1007/​BF01883517

[58] Y.-C. Liang, T. Vértesi og N. Brunner, Phys. Rev. A 83, 022108 (2011a).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.83.022108

[59] T. Vidick og S. Wehner, Phys. Rev. A 83, 052310 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.83.052310

[60] M. Junge og C. Palazuelos, Commun. Matematik. Phys. 306, 695 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-011-1296-8

[61] BG Christensen, Y.-C. Liang, N. Brunner, N. Gisin og PG Kwiat, Phys. Rev. X 5, 041052 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.5.041052

[62] P.-S. Lin, T. Vértesi og Y.-C. Liang, Quantum 6, 765 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-07-14-765

[63] C. Jebarathinam, J.-C. Hung, S.-L. Chen og Y.-C. Liang, fys. Rev. Research 1, 033073 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.1.033073

[64] J. Kaniewski, Phys. Rev. Research 2, 033420 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.2.033420

[65] N. Gigena og J. Kaniewski, Phys. Rev. A 106, 012401 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.106.012401

[66] L. Masanes, Phys. Rev. Lett. 97, 050503 (2006).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.97.050503

[67] T. Franz, F. Furrer og RF Werner, Phys. Rev. Lett. 106, 250502 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.106.250502

[68] L. Mančinska og S. Wehner, J. Phys. A: Matematik. Theo. 47, 424027 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424027

[69] T. Fritz, Fundet. Phys. 41, 1493 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-011-9563-2

[70] KF Pál og T. Vértesi, Phys. Rev. A 80, 042114 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.80.042114

[71] JM Donohue og E. Wolfe, Phys. Rev. A 92, 062120 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.92.062120

[72] Y.-C. Liang, Correlations, Bell Inequality Violation & Quantum Entanglement, Ph.D. afhandling, University of Queensland (2008).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.0810.5400

[73] RF Werner, fys. Rev. A 40, 4277 (1989).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.40.4277

[74] Y.-C. Liang, RW Spekkens og HM Wiseman, Phys. Rep. 506, 1 (2011b).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.physrep.2011.05.001

[75] A. Fint, Phys. Rev. Lett. 48, 291 (1982).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.48.291

[76] Y. Xiang, Chin. Phys. B 20, 060301 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1674-1056/​20/​6/​060301

[77] TH Yang, T. Vértesi, J.-D. Bancal, V. Scarani og M. Navascués, Phys. Rev. Lett. 113, 040401 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.113.040401

[78] J.-D. Bancal, M. Navascués, V. Scarani, T. Vértesi og TH Yang, Phys. Rev. A 91, 022115 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.91.022115

[79] TF Jordan, fys. Rev. A 50, 62 (1994).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.50.62

[80] MT Quintino, M. Araújo, D. Cavalcanti, MF Santos og MT Cunha, J. Phys. A: Matematik. Theo. 45, 215308 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​45/​21/​215308

[81] Y. Wang, X. Wu og V. Scarani, New J. Phys. 18, 025021 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​2/​025021

[82] K.-S. Chen et al., "Generalisering af Hardys paradoks ved hjælp af manglende transitivitet af implikationer," (under forberedelse).

[83] A. Cabello, Phys. Rev. A 65, 032108 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.65.032108

[84] R. Cleve, P. Hoyer, B. Toner og J. Watrous, i Proceedings. 19. IEEE Annual Conference on Computational Complexity, 2004. (2004) s. 236-249.
https://​/​doi.org/​10.1109/​CCC.2004.1313847

[85] Y.-C. Liang og AC Doherty, Phys. Rev. A 75, 042103 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.75.042103

[86] GM D'Ariano, PL Presti og P. Perinotti, J. Phys. A: Matematik. Gen. 38, 5979 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​38/​26/​010

[87] WK Wootters, Phys. Rev. Lett. 80, 2245 (1998).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.80.2245

[88] Y.-C. Liang og AC Doherty, Phys. Rev. A 73, 052116 (2006).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.73.052116

[89] J. Kaniewski, Phys. Rev. Lett. 117, 070402 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.117.070402

[90] TP Le, C. Meroni, B. Sturmfels, RF Werner og T. Ziegler, Quantum 7, 947 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-03-16-947

[91] J. Kaniewski, (privat kommunikation).

[92] J.-L. Chen, A. Cabello, Z.-P. Xu, H.-Y. Su, C. Wu og LC Kwek, Phys. Rev. A 88, 062116 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.88.062116

[93] M. Navascués, S. Pironio og A. Acín, New J. Phys. 10, 073013 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

[94] AC Doherty, Y.-C. Liang, B. Toner og S. Wehner, i 23. Annu. IEEE Konf. på Comput. Comp, 2008, CCC'08 (Los Alamitos, CA, 2008) s. 199-210.
https://​/​doi.org/​10.1109/​CCC.2008.26

[95] SL Braunstein, A. Mann og M. Revzen, Phys. Rev. Lett. 68, 3259 (1992).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.68.3259

[96] S. Boyd og L. Vandenberghe, Konveks optimering, 1. udg. (Cambridge University Press, Cambridge, 2004).

Citeret af

[1] Antoni Mikos-Nuszkiewicz og Jędrzej Kaniewski, "Ekstreme punkter af kvantesættet i CHSH-scenariet: formodet analytisk løsning", arXiv: 2302.10658, (2023).

Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2023-07-11 22:31:20). Listen kan være ufuldstændig, da ikke alle udgivere leverer passende og fuldstændige citatdata.

On Crossrefs citeret af tjeneste ingen data om at citere værker blev fundet (sidste forsøg 2023-07-11 22:31:19).

Tidsstempel:

Mere fra Quantum Journal