任意素数局域维图态的可扩展 Bell 不等式及其自测试

Bell 非定域性——即无法用经典手段解释的量子关联的存在——无疑是量子力学最引人注目的特征之一。其在设备无关协议中的应用范围正在不断扩展。许多相关的量子特征可从 Bell 不等式的违背中推断出来，包括纠缠检测与量化，以及适用于任意粒子数系统的态认证。然而，对多体系统非定域关联的完整刻画是一个计算上难解的问题。即便将分析限制于特定态类，也尚无已知通用方法为给定态定制可被其违背的 Bell 不等式。本工作中，我们给出了可被任意素数局域维图态最大违背的 Bell 不等式的一般构造。这类态构成了具有众多量子信息应用（包括量子纠错）的广大多体量子态类。我们解析地确定了它们的最大量子违背值，该数值对 Bell 不等式的设备无关应用具有高度相关性。最后，我们表明这些不等式可用于多 qutrit 图态的自测试，例如著名的四 qutrit 绝对最大纠缠态 AME(4,3)。