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由最大纠缠与互无偏基产生的最大非定域性,及两-qutrit量子系统的自测试

量子物理 2019-10-30 v3

摘要

贝尔不等式是设备无关量子信息处理中的重要工具,因为其违背可作为相关量子性质的证书。可能最著名的贝尔不等式例子是由Clauser、Horne、Shimony和Holt(CHSH)提出的,它定义于涉及两个二值测量的最简单场景中,且其所有关键性质都已得到充分理解。已有许多尝试将CHSH贝尔不等式推广到高维量子系统,然而对于其中大多数,最大量子违背——大多数设备无关应用的关键量——仍然未知。另一方面,那些可以计算最大量子违背的构造,并不保持CHSH不等式的自然性质,即最大量子违背由最大纠缠态和对应于互无偏基(mutually unbiased bases, MUBs)的测量实现。在这项工作中,我们提出一类新颖的贝尔不等式,恰好展现这些性质,并且其最大量子违背可解析计算。在最简单场景中它恢复为CHSH贝尔不等式。这些不等式涉及dd个测量设置,每个设置具有dd个结果,其中d3d\geq 3为任意素数。接着我们表明,在三个结果的情形下,我们的贝尔不等式可用于自测试两个qutrit的最大纠缠态以及每侧三个互无偏基。然而,我们证明在结果数更多的情形下,其最大违背不允许标准意义上的自测试,这促使我们定义一种新的弱形式自测试。认证高维MUBs的能力使得这些不等式从设备无关密码学的观点来看颇具吸引力。

关键词

引用

@article{arxiv.1807.03332,
  title  = {Maximal nonlocality from maximal entanglement and mutually unbiased bases, and self-testing of two-qutrit quantum systems},
  author = {Jędrzej Kaniewski and Ivan Šupić and Jordi Tura and Flavio Baccari and Alexia Salavrakos and Remigiusz Augusiak},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1807.03332},
  year   = {2019}
}

备注

19 pages, no figures, accepted in Quantum