从顶夸克到增强量子密钥分发:量子可观测量的最优可预测性框架
量子物理
2026-01-28 v5 高能物理 - 实验
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
预测量子测量的结果是量子信息理论的基石,也是量子技术的关键资源。在此,我们引入了一个综合框架,利用继承自统计学习理论的误差度量(即贝叶斯风险和推断方差)来量化二部量子系统测量结果的可预测性。我们推导出了针对任意可观测量和任意两比特态的最小化预测误差的最优测量的解析表达式。我们建立了超越局部不可预测性基本极限的能力与 Einstein-Podolsky-Rosen 导向存在之间的直接定量联系。此外,通过根据最小贝叶斯风险优化测量选择,我们提出了一种改进的基于纠缠的量子密钥分发协议,实现了比标准 BB84 协议更高的安全密钥率,并展示了对噪声的增强鲁棒性。我们在两种场景中应用了我们的框架:受局部振幅阻尼噪声影响的完美贝尔态,以及在高能对撞机中产生的顶反夸克对。我们的工作为量子关联提供了新视角,将统计推断、基本量子现象和密码学应用联系起来。
引用
@article{arxiv.2505.24502,
title = {From top quarks to enhanced quantum key distribution: A Framework for Optimal Predictability of Quantum Observables},
author = {Dennis I. Martínez-Moreno and Miguel Castillo-Celeita and Diego G. Bussandri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.24502},
year = {2026}
}
备注
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