Correlações quânticas no limite sem sinalização: autoteste e mais

Correlações quânticas no limite sem sinalização: autoteste e mais

Carimbo de data / hora: 11 de julho de 2023, 6h

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

1Departamento de Física e Centro para Fronteiras Quânticas de Pesquisa e Tecnologia (QFort), National Cheng Kung University, Tainan 701, Taiwan
2Divisão de Física, Centro Nacional de Ciências Teóricas, Taipei 10617, Taiwan
3Centro de Tecnologia Quântica, Universidade Nacional Tsing Hua, Hsinchu 300, Taiwan
4Centro de Física Teórica, Academia Polonesa de Ciências, Aleja Lotników 32/46, 02-668 Varsóvia, Polônia
5Departamento de Física e Centro de Ciência da Informação Quântica, Universidade Nacional Cheng Kung, Tainan 70101, Taiwan
6Departamento de Física, Tamkang University, Tamsui, New Taipei 251301, Taiwan

Acha este artigo interessante ou deseja discutir? Scite ou deixe um comentário no SciRate.

Sumário

Na informação quântica independente do dispositivo, as correlações entre os resultados de medições locais observados por partes separadas espacialmente em um teste de Bell desempenham um papel fundamental. Embora seja conhecido há muito tempo que o conjunto de correlações permitidas na teoria quântica está estritamente entre o conjunto local de Bell e o conjunto sem sinalização, muitas questões relativas à geometria do conjunto quântico permanecem sem resposta. Aqui, revisitamos o problema de quando o limite do conjunto quântico coincide com o conjunto sem sinalização no cenário de Bell mais simples. Em particular, para cada Classe desses limites comuns contendo $k$ probabilidades zero, fornecemos uma família de $(5-k)$-parâmetros de estratégias quânticas realizando essas correlações (extremos). Além disso, provamos que o autoteste é possível em todas as classes não triviais além dos exemplos conhecidos de correlações do tipo Hardy e fornecemos evidências numéricas que suportam a robustez desses resultados de autoteste. Candidatos de famílias de um parâmetro de correlações de autoteste de algumas dessas classes são identificados. Como um subproduto de nossa investigação, se as estratégias de qubit que levam a uma correlação não local extrema são localmente equivalentes unitariamente, uma declaração de autoteste provavelmente segue. Curiosamente, todas essas correlações de autoteste encontradas no limite sem sinalização são comprovadamente não expostas. Uma caracterização análoga para o conjunto $mathcal{M}$ de correlações quânticas decorrentes de estados maximamente emaranhados de dimensão finita também é fornecida. No caminho para estabelecer este último resultado, mostramos que todas as correlações de $mathcal{M}$ no cenário de Bell mais simples são atingíveis como combinações convexas daquelas atingíveis usando um par de Bell e medições projetivas. Por sua vez, obtemos a máxima violação da desigualdade de Clauser-Horne-Shimony-Holt Bell por qualquer estado de dois qudit maximamente emaranhado e um teorema no-go sobre o autoteste de tais estados.

Correlações quânticas no limite sem sinalização: autoteste e mais PlatoBlockchain Data Intelligence. Pesquisa vertical. Ai.

Imagem em destaque: Uma projeção bidimensional do conjunto sem sinalização $mathcal{NS}$, uma aproximação externa $tilde{Q}$ do conjunto quântico e o conjunto local $mathcal{L}$ de correlações. Todas as correlações (quânticas) com as três entradas zero $P(0,0|0,0)=P(1,1|0,0)=P(1,0|1,1)=0$ estão na vertical linha onde o valor horizontal é zero. Entre eles, $vec{P}_{mathcal{Q}}$ dá o valor máximo de $mathcal{S}_{text{CHSH}}$ e testa uma estratégia quântica.

► dados BibTeX

► Referências

[1] S. Popescu e D. Rohrlich, encontrados. Física 24, 379 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098

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

[3] M. Navascués e 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 e M. Zukowski, Nature 461, 1101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08400

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

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

[7] T. Norsen, Am. J. Física. 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 e 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 e V. Scarani, Phys. Rev. Lett. 98, 230501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501

[12] R. Colbeck, tese de doutorado, 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 e C. Monroe, Nature 464, 1021 (2010) .
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09008

[14] R. Gallego, N. Brunner, C. Hadley e 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 e 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 e 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 e 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 e Y.-N. Chen, Phys. Rev. Lett. 116, 240401 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.240401

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

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

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

[22] P. Sekatski, J.-D. Bancal, S. Wagner e 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 e Y.-N. Chen, Phys. Rev. A 98, 042127 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.042127

[24] R. Arnon-Friedman e 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 e 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 e Y.-N. Chen, Quantum 5, 552 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-28-552

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

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

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

[30] I. Šupić e 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 e MG Thompson, Science 360, 285 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aar7053

[32] W.-H. Zhang, G. Chen, X.-X. Peng, X.-J. Sim, P. Yin, X.-Y. Xu, J.-S. Xu, C.-F. Li, e 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. Sim, Z.-Q. Zhou, X.-Y. Xu, J.-S. Tang, J.-S. Xu, Y.-J. Han, B.-H. Liu, C.‑F. Li, e 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 e 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 e 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. Sol, M.-C. Chen, J. Zhang, C.-Z. Peng, X.-B. Zhu, Q. Zhang, C.-Y. Lu, e 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 e D. Roberts, Phys. Rev. A 71, 022101 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

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

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

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

[41] J. Barrett, A. Kent e 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 e V. Scarani, Phys. Rev. A 97, 022104 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.022104

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

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

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

[46] M. Kessler e R. Arnon-Friedman, IEEE J. Sel. Áreas Comun. 1, 568 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / JSAIT.2020.3012498

[47] L. Hardy, Física. Rev. 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 e P. Horodecki, arXiv:1810.11648 (2018).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1810.11648
arXiv: 1810.11648

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

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

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

[52] L.-M. Liang e C.-Z. Li, Phys. Deixe 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 e 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 e M. Plesch, Phys. Rev. A 105, 052227 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.052227

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

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

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

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

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

[60] M. Junge e C. Palazuelos, Comun. Matemática. Física 306, 695 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-011-1296-8

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

[62] P.-S. Lin, T. Vértesi e 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, e Y.-C. Liang, Phys. Rev. Research 1, 033073 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.1.033073

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

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

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

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

[68] L. Mančinska e S. Wehner, J. Phys. R: Matemática. Teo. 47, 424027 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424027

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

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

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

[72] Y.-C. Liang, Correlações, Violação da Desigualdade de Bell e Emaranhamento Quântico, Ph.D. tese, Universidade de Queensland (2008).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.0810.5400

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

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

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

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

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

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

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

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

[82] K.-S. Chen et al., “Generalizando o paradoxo de Hardy por meio da falha da transitividade das implicações” (em preparação).

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

[84] R. Cleve, P. Hoyer, B. Toner e J. Watrous, em Proceedings. 19ª Conferência Anual do IEEE sobre Complexidade Computacional, 2004. (2004) pp. 236–249.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CCC.2004.1313847

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

[86] GM D'Ariano, PL Presti e P. Perinotti, J. Phys. R: Matemática. 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 e AC Doherty, Phys. Rev. A 73, 052116 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.052116

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

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

[91] J. Kaniewski, (comunicação privada).

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

[93] M. Navascués, S. Pironio e 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 e S. Wehner, em 23º Annu. IEEE Conf. em Comput. Comp, 2008, CCC'08 (Los Alamitos, CA, 2008) pp. 199-210.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CCC.2008.26

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

[96] S. Boyd e L. Vandenberghe, Convex Optimization, 1ª ed. (Cambridge University Press, Cambridge, 2004).

Citado por

[1] Antoni Mikos-Nuszkiewicz e Jędrzej Kaniewski, “Pontos extremos do conjunto quântico no cenário CHSH: solução analítica conjecturada”, arXiv: 2302.10658, (2023).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-07-11 22:31:20). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

On Serviço citado por Crossref nenhum dado sobre a citação de trabalhos foi encontrado (última tentativa 2023-07-11 22:31:19).

Este artigo é publicado na Quantum sob o Atribuição 4.0 do Creative Commons Internacional (CC BY 4.0) licença. Os direitos autorais permanecem com os detentores originais, como os autores ou suas instituições.

Carimbo de hora:

Mais de Diário Quântico