[ad_1]
Straty w kanale transmisyjnym, które rosną wraz z odległością, stanowią główną przeszkodę dla fotonicznych demonstracji kwantowej nielokalności i jej zastosowań. Niedawno, Chaturvedi, Viola i Pawlowski (CVP) [arXiv:2211.14231] wprowadzili odmianę standardowych eksperymentów Bella w celu rozszerzenia zakresu, w którym można wykazać kwantową nielokalność. Eksperymenty te, które nazywamy „trasowanymi eksperymentami Bella”, obejmują dwie odległe strony, Alicję i Boba, i pozwalają Bobowi skierować swoją cząstkę kwantową wzdłuż dwóch możliwych ścieżek i zmierzyć ją w dwóch różnych lokalizacjach – jednej blisko i drugiej daleko od źródła. Założeniem jest, że wysokiej jakości naruszenie Bella na krótkiej ścieżce powinno ograniczać możliwe strategie leżące u podstaw eksperymentu, osłabiając w ten sposób warunki wymagane do wykrycia nielokalnych korelacji na długiej ścieżce. Opierając się na tym pomyśle, CVP pokazał, że istnieją pewne korelacje kwantowe w kierowanych eksperymentach Bella, tak że wyniki zdalnego urządzenia pomiarowego nie mogą być klasycznie z góry określone, nawet gdy jego wydajność wykrywania jest arbitralnie niska. W tym artykule pokazujemy, że korelacje rozważane przez CVP, choć nie mogą być klasycznie określone, nie wymagają transmisji systemów kwantowych do zdalnego urządzenia pomiarowego. Prowadzi nas to do zdefiniowania i sformalizowania pojęcia korelacji kwantowych „krótkiego zasięgu” i „dalekiego zasięgu” w kierowanych eksperymentach Bella. Pokazujemy, że korelacje te można scharakteryzować za pomocą standardowych hierarchii programowania semidefinitycznego dla niekomutatywnej optymalizacji wielomianowej. Następnie badamy warunki, w których można wykluczyć krótkozasięgowe korelacje kwantowe i potwierdzić nielokalność kwantową dalekiego zasięgu w kierowanych eksperymentach Bella. Wskazujemy, że istnieją fundamentalne dolne granice krytycznej wydajności detekcji odległego urządzenia pomiarowego, co sugeruje, że kierowane eksperymenty Bella nie mogą wykazać dalekozasięgowej nielokalności kwantowej na arbitralnie dużych odległościach. Stwierdzamy jednak, że trasowane eksperymenty Bella pozwalają na obniżenie progu wydajności detekcji niezbędnego do poświadczenia dalekozasięgowych korelacji kwantowych. Ulepszenia są jednak znacznie mniejsze niż te sugerowane przez analizę CVP.
[1] Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar, Stefano Pironio, and Valerio Scarani, „Device-Independent Security of Quantum Cryptography against Collective Attacks” Phys. Rev. Lett. 98, 230501 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.230501
[2] MOSEK ApS „Python API for Mosek. Wersja 10.1.28”.
https://docs.mosek.com/latest/pythonapi/index.html
[3] Charles H. Bennett i Gilles Brassard „ Kryptografia kwantowa: Public key distribution and coin tossing” Proceedings of IEEE International Conference on Computers, Systems, and Signal Processing 175 (1984).
https://doi.org/10.1016/j.tcs.2014.05.025
arXiv:2003.06557
[4] Charles H. Bennett, Gilles Brassard, and David Mermin, „Quantum cryptography without Bell’s theorem” Phys. Rev. Lett. 68, 557-559 (1992).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.557
[5] Kok-Wei Bong, Aníbal Utreras-Alarcón, Farzad Ghafari, Yeong-Cherng Liang, Nora Tischler, Eric G. Cavalcanti, Geoff J. Pryde i Howard M. Wiseman, „A strong no-go theorem on the Wigner’s friend paradox ” Nat. Phys. 16, 1199-1205 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41567-020-0990-x
arXiv:1907.05607
[6] Joseph Bowles, Ivan Šupić, Daniel Cavalcanti, and Antonio Acín, „Device-independent entanglement certification of all entangled states” Phys. Rev. Lett. 121, 180503 (2018).
https://doi.org/10.1103/physrevlett.121.180503
arXiv:1801.10444
[7] Cédric Bampsand Stefano Pironio „Sum-of-squares decompositions for a family of Clauser-Horne-Shimony-Holt-like inequalities and their application to self-testing” Phys. Rev. A 91, 052111 (2015).
https://doi.org/10.1103/physreva.91.052111
arXiv:1504.06960
[8] Cyril Branciard „Detection loophole in Bell experiments: How postselection modifies the requirements to observe nonlocality” Phys. Rev. A 83, 032123 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.83.032123
arXiv:1010.1178
[9] Peter Brown „Github Repository for NCPOL2SDPA”.
https://github.com/peterjbrown519/ncpol2sdpa
[10] Nicolas Brunner, Edwin Peter Lobo, Jef Pauwels, Stefano Pironio, Pavel Sekatski i Mirjam Weilenmann, W przygotowaniu.
[11] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani, and Stephanie Wehner, „Bell nonlocality” Rev. Mod. Phys. 86, 419-478 (2014).
https://doi.org/10.1103/revmodphys.86.419
arXiv:1303.2849
[12] Paul Busch „Nieostra rzeczywistość i wspólne pomiary dla obserwabli spinowych” Phys. Rev. D 33, 2253 (1986).
https://doi.org/10.1103/physrevd.33.2253
[13] John F. Clauser i Michael A. Horne „Eksperymentalne konsekwencje obiektywnych teorii lokalnych” Phys. Rev. D 10, 526-535 (1974).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.10.526
[14] Boris C. Cirel’son „Quantum generalizations of Bell’s inequality” Lett. Math. Phys. 4, 93-100 (1980).
https://doi.org/10.1007/bf00417500
[15] Adan Cabelloand Jan-Åke Larsson „Minimum detection efficiency for a loophole-free atom-photon Bell experiment” Phys. Rev. Lett. 98, 220402 (2007).
https://doi.org/10.1103/physrevlett.98.220402
[16] Anubhav Chaturvedi, Giuseppe Viola, and Marcin Pawłowski, „Extending loophole-free nonlocal correlations to arbitrarily large distances” (2022).
arXiv:2211.14231v1
[17] Anubhav Chaturvedi, Giuseppe Viola, and Marcin Pawłowski, „Extending loophole-free nonlocal correlations to arbitrarily large distances” npj Quantum Information 10, 7 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41534-023-00799-1
arXiv:2211.14231v2
[18] Philippe H. Eberhard „Background level and counter efficiencies required for a loophole-free Einstein-Podolsky-Rosen experiment” Phys. Rev. A 47, R747-R750 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.47.R747
[19] Anupam Gargand N David Mermin „Detector inefficiencies in the Einstein-Podolsky-Rosen experiment” Phys. Rev. D 35, 3831 (1987).
https://doi.org/10.1103/physrevd.35.3831
[20] Otfried Gühneand Géza Tóth „Entanglement detection” Phys. Reps. 474, 1-75 (2009).
https://doi.org/10.1016/j.physrep.2009.02.004
arXiv:0811.2803
[21] Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera, and Mário Ziman, „An invitation to quantum incompatibility” J. Phys. A Math. Theor. 49, 123001 (2016).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/49/12/123001
arXiv:1511.07548
[22] Zhengfeng Ji, Anand Natarajan, Thomas Vidick, John Wright i Henry Yuen, „MIP*=RE ” (2022).
arXiv:2001.04383
[23] Pekka Lahti „Coexistence and joint measurability in quantum mechanics” Int. J. Theor. Phys 42, 893-906 (2003).
https://doi.org/10.1023/A:1025406103210
[24] Jan-Åke Larsson „Nierówność Bella i nieefektywność detektora” Phys. Rev. A 57, 3304 (1998).
https://doi.org/10.1103/physreva.57.3304
[25] Edwin Peter Loboand Stefano Pironio (2024) W przygotowaniu.
[26] Michele Masini, Marie Ioannou, Nicolas Brunner, Stefano Pironio i Pavel Sekatski, „Joint-measurability and quantum communication with untrusted devices” (2024).
arXiv:2403.14785
[27] Serge Massarand Stefano Pironio „ Naruszenie lokalnego realizmu a skuteczność wykrywania” Phys. Rev. A 68, 062109 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.68.062109
[28] Dominic Mayersand Andrew Yao „Self testing quantum apparatus” Quantum Information and Computation 4, 273-286 (2004).
https://doi.org/10.26421/qic4.4-3
[29] Miguel Navascués, Stefano Pironio, and Antonio Acín, „Bounding the Set of Quantum Correlations” Phys. Rev. Lett. 98, 010401 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.010401
[30] Miguel Navascués, Stefano Pironio, and Antonio Acín, „A convergent hierarchy of semidefinite programs characterizing the set of quantum correlations” New J. Phys. 10, 073013 (2008).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/7/073013
arXiv:0803.4290
[31] Jef Pauwels, Stefano Pironio, Emmanuel Zambrini Cruzeiro i Armin Tavakoli, „ Adaptive Advantage in Entanglement-Assisted Communications ” Phys. Rev. Lett. 129, 120504 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.120504
arXiv:2203.05372
[32] Philip M. Pearle „Hidden-Variable Example Based upon Data Rejection” Phys. Rev. D 2, 1418-1425 (1970).
https://doi.org/10.1103/physrevd.2.1418
[33] Stefano Pironio, Antonio Acín, Serge Massar, A Boyer de La Giroday, Dzmitry N Matsukevich, Peter Maunz, Steven Olmschenk, David Hayes, Le Luo, and T Andrew Manning, „Random numbers certified by Bell’s theorem” Nature 464, 1021-1024 (2010).
https://doi.org/10.1038/nature09008
arXiv:0911.3427
[34] Stefano Pironio, Miguel Navascués, and Antonio Acin, „ Convergent relaxations of polynomial optimization problems with noncommuting variables” SIOPT 20, 2157-2180 (2010).
https://doi.org/10.1137/090760155
arXiv:0903.4368
[35] Matthew F. Pusey „Verifying the quantumness of a channel with an untrusted device” JOSA B 32, A56 (2015).
https://doi.org/10.1364/josab.32.000a56
arXiv:1502.03010
[36] Gilles Pütz, Anthony Martin, Nicolas Gisin, Djeylan Aktas, Bruno Fedrici, and Sébastien Tanzilli, „Quantum nonlocality with arbitrary limited detection efficiency” Phys. Rev. Lett. 116, 010401 (2016).
https://doi.org/10.1103/physrevlett.116.010401
arXiv:1509.07139
[37] Tristan Le Roy-Deloison, Edwin Peter Lobo, Jef Pauwels i Stefano Pironio, „ Niezależna od urządzenia dystrybucja kluczy kwantowych oparta na trasowanych testach Bella ” (2024).
arXiv:2404.01202
[38] Ivan Šupić i Joseph Bowles „ Autotestowanie systemów kwantowych: przegląd ” Quantum 4, 337 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-09-30-337
arXiv:1904.10042
[39] William Slofstra „Problem Tsirelsona i twierdzenie o osadzaniu dla grup wynikających z gier nielokalnych ” JAMS 33, 1-56 (2019).
https://doi.org/10.1090/jams/929
arXiv:1606.03140
[40] Peter W. Shorand John Preskill „Simple Proof of Security of the BB84 Quantum Key Distribution Protocol” Phys. Rev. Lett. 85, 441-444 (2000).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.441
[41] Marco Tomamichel, Serge Fehr, Jędrzej Kaniewski, and Stephanie Wehner, „One-sided device-independent QKD and position-based cryptography from monogamy games” Advances in Cryptology-EUROCRYPT 2013: 32nd Annual International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques, Athens, Greece, May 26-30, 2013. Proceedings 32 609-625 (2013).
https://doi.org/10.1007/978-3-642-38348-9_36
[42] Benjamin Toner i Frank Verstraete „ Monogamia korelacji Bella i granica Tsirelsona” (2006).
[43] Roope Uola, Tobias Moroder, and Otfried Gühne, „Joint Measurability of Generalized Measurements Implies Classicality” Phys. Rev. Lett. 113, 160403 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.160403
arXiv:1407.2224
[44] Johannes Wilms, Yann Disser, Gernot Alber, and Ian C. Percival, „Local realism, detection efficiencies, and probability polytopes” Phys. Rev. A 78, 032116 (2008).
https://doi.org/10.1103/physreva.78.032116
arXiv:0808.2126
[45] Peter Wittek „Algorithm 950: Ncpol2sdpa-Sparse Semidefinite Programming Relaxations for Polynomial Optimization Problems of Noncommuting Variables” ACM Trans. Math. Softw. 41 (2015).
https://doi.org/10.1145/2699464
arXiv:1308.6029
[46] Erik Woodhead „Quantum cloning bound and application to quantum key distribution” Phys. Rev. A 88, 012331 (2013).
https://doi.org/10.1103/physreva.88.012331
arXiv:1303.4821
[47] Erik Woodhead „Imperfections and self testing in prepare-and-measure quantum key distribution” (2014).
https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/209185/1/23388d86-c59c-449c-b88a-1e97a45f1ad8.txt
[48] Erik Woodhead, Stefano Pironio i Jonathan Silman, „Partially deterministic polytopes” w przygotowaniu.
[49] Sixia Yuand Nai-le Liu, „Entanglement Detection by Local Orthogonal Observables” Phys. Rev. Lett. 95, 150504 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.150504
[50] Víctor Zapatero, Tim van Leent, Rotem Arnon-Friedman, Wen-Zhao Liu, Qiang Zhang, Harald Weinfurter i Marcos Curty, „Advances in device-independent quantum key distribution ” Npj Quantum Inf. 9, 10 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41534-023-00684-x
arXiv:2208.12842
[1] Tristan Le Roy-Deloison, Edwin Peter Lobo, Jef Pauwels i Stefano Pironio, „Device-independent quantum key distribution based on routed Bell tests”, arXiv:2404.01202, (2024).
[2] Anubhav Chaturvedi, Giuseppe Viola i Marcin Pawłowski, „Extending loophole-free nonlocal correlations to arbitrarily large distances”, npj Quantum Information 10, 7 (2024).
[3] Luis Villegas-Aguilar, Emanuele Polino, Farzad Ghafari, Marco Túlio Quintino, Kiarn T. Laverick, Ian R. Berkman, Sven Rogge, Lynden K. Shalm, Nora Tischler, Eric G. Cavalcanti, Sergei Slussarenko, and Geoff J. Pryde, „Nonlocality activation in a photonic quantum network”, Nature Communications 15, 3112 (2024).
[4] Michele Masini, Marie Ioannou, Nicolas Brunner, Stefano Pironio i Pavel Sekatski, „Joint-measurability and quantum communication with untrusted devices”, arXiv:2403.14785, (2024).
Powyższe cytaty pochodzą z SAO/NASA ADS (ostatnia pomyślna aktualizacja 2024-05-03 12:46:22). Lista może być niekompletna, ponieważ nie wszyscy wydawcy zapewniają odpowiednie i kompletne dane dotyczące cytowań.
Na Crossref’s cited-by service nie znaleziono danych dotyczących cytowania prac (ostatnia próba 2024-05-03 12:46:20).
[ad_2]