Quantum Advantage for Shared Randomness Generation
共享相关随机变量是许多信息理论任务的资源，例如隐私放大，同时消息传递，秘密共享等等。在这篇文章中，我们表明，要建立这样一种称为共享随机性的资源，量子系统提供了一个优于经典系统的优势。准确地说，我们表明，适当的，但固定的测量共享的两个量子位的状态可以产生相关性，不能从任何可能的两个经典位的状态。在资源理论的设置中，量子系统的这一特征可以被解释为赢得两个玩家合作游戏的优势，我们称之为“非垄断社会补贴”游戏。结果表明，导致所需优势的量子态必须具有量子不和谐形式的非经典性。另一方面，当通过噪声信道在两方之间分配这种共享随机性的源时，具有零容量以及具有严格小于1的经典容量的量子信道比完美经典信道执行得更有效。这里提出的协议是噪声鲁棒的，因此应该可以用最先进的量子设备实现。
2021-10-22 quant-ph
Shared Randomness and Quantum Communication in the Multi-Party Model
我们研究了共享随机性的背景下，多方号码在手通信协议的同时消息传递模型。我们发现，与三个或更多的球员，共享的随机性表现出新的有趣的属性，在两方的情况下没有直接的类似物。首先，我们展示了一个层次结构的共享随机性模式，与通常的共享随机性，其中所有各方访问相同的随机字符串作为层次结构中最强的形式。我们的水平之间的指数分离，我们的一些界限可能是独立的利益。例如，我们证明了等式函数可以通过使用最弱形式的共享随机性（我们称之为“异或共享随机性”）的恒定长度协议来求解。“其次，我们证明了量子通信不能取代k方情况下的共享随机性，其中k >= 3是任何常数。我们证明了一个承诺函数GP_k，当共享随机性（最强形式）可用时，它可以通过一个经典的定长协议来计算，但是任何没有共享随机性的量子协议都必须发送n^Omega（1）个量子比特来计算它。此外，即使共享随机性的“第二强”模式可用，GP_k的量子复杂度仍然是n^Omega（1）。虽然在两方情况下已经知道了一个有点类似的分离，但在多方情况下，我们的陈述在性质上更强：* 在两方情况下，只有具有类似性质的关系通信问题是已知的。* 在两方情况下，问题的两个复杂度之间的差距最多可以是指数级的，因为众所周知，2^（O（c））log n量子位总是可以取代任何c位协议中的共享随机性。我们的界限意味着，一般来说，单独使用量子通信，即使是使用共享随机性的三位三方经典协议也不可…
2013-03-06 cs.CC quant-ph
Enhancing Entanglement Purification with Shared Randomness
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校电气与计算机工程系）；IonQ Inc.（IonQ公司）
研究在源标签不可用时如何增强纠缠纯化，利用经典共享随机性与缓冲存储器，积累多轮纠缠分发并洗牌存储的纠缠态作为输入，证明对任意\(n\)个Werner源及固定协议，该方法能提高成功概率和保真度且随积累轮次递增。
2026-07-24 quant-ph
A Note on Shared Randomness and Shared Entanglement in Communication
我们考虑了几种单轮经典和量子通信模型，其中一些模型以前没有定义过。我们“几乎分离”了具有共享纠缠的量子信息同时传递模型和具有共享随机性的量子信息同时传递模型。我们定义了一个关系，它可以有效地精确地解决在第一个模型，但不能有效地解决，无论是精确或在0错误设置在第二个模型。事实上，我们的关系是完全可解的，即使在一个更严格的模型，同时经典的消息传递共享纠缠。作为我们的第二个贡献，我们加强了姚的结果，一个“非常短”的协议，从模型的同时经典消息传递共享随机性可以模拟在模型的同时量子消息传递：对于一个布尔函数f，QII（f）\in exp（O（RIIp（f）log n。我们从一个（更强的）模型的1-路经典的消息传递共享随机性：QII（f）\in exp（O（RIp（f）log n协议显示了类似的结果。我们证明了一个问题，其有效的解决方案的模型中的同时量子消息传递遵循我们的结果，但不是从姚的。
2005-08-06 cs.CC quant-ph
Properties of Local Quantum Operations with Shared Entanglement
研究了具有共享量子纠缠或共享经典随机性的多方局域量子操作。建立了以下事实：（i）存在具有共享随机性的局部操作球，其位于由无信令操作跨越的空间内并且以完全噪声信道为中心。(ii)利用具有共享随机性的局部操作球的存在性证明了具有共享纠缠的局部操作的弱成员问题是强NP-困难的。(iii)具有共享纠缠的局部操作的特征在于在可分离厄米特算子的某个锥K上的线性泛函是“完全”正的，在适合于该锥的完全正性的自然概念下。具有共享随机性（但不是纠缠）的局部操作也可以用在同一锥K上仅为正的线性泛函来表征。(iv)现有的无信号操作的特征被推广到多方设置和重铸的Choi-Jamiolkowski表示的量子超算子。注意，标准非本地盒是可分离的无信令操作的示例，但不能由具有共享纠缠的本地操作实现。
2009-07-28 quant-ph
Shared randomness allows violation of macroscopic realism using a single measurement
本研究提出利用共享随机性，在满足时间无信号条件下仅通过单次测量即可观测宏观实在性的违反，还能排除宏观无信号理论并构建了相应见证量。
2025-06-13 quant-ph
Device-independent randomness generation with sublinear shared quantum resources
在量子密码学中，设备无关（DI）协议可以被证明是安全的，而不需要对用于执行协议的设备的内部工作进行假设。为了显示非局域性，这是DI协议中的一个基本特征，该设备必须由至少两个共享纠缠的独立组件组成。这就提出了一个基本问题：运行这样的DI协议需要多少纠缠？我们提出了一个双设备协议的DI随机数产生（DIRNG），产生约$n$位的随机性从$n$对任意弱纠缠量子比特。我们还考虑了一个变体的协议，其中$m$单态被稀释成$n$部分纠缠态之前，执行第一个协议，并表明，单态的数量$m$只需要规模与随机位产生的数量$n$次线性。在操作上，这导致了远程实验室之间的DIRNG协议，该协议只需要亚线性量的量子通信来准备设备。
2018-06-23 quant-ph
Measurement incompatibility and quantum advantage in communication
本研究证明测量不相容性是通信中量子优势的必要条件，提出通用随机访问码任务见证量子测量不相容性并给出兼容测量成功度上界，厘清了通信场景下各类概率分布集合的关系。
2023-06-12 quant-ph
The type-independent resource theory of local operations and shared randomness
在类空间分离实验和其他场景中，多方共享经典的共同原因，但没有因果关系，量子理论允许各种非信令资源，这是有用的分布式量子信息处理。这些资源包括量子态、非定域盒、操纵集合、传送、通道操纵集合等等，这些资源经常被用非定域博弈、半量子博弈、纠缠见证、传送实验和类似的任务来研究。我们引入了一个统一的框架，其中包括全方位的非信令资源，以及游戏和实验，探测它们，到一个共同的资源理论：本地操作和共享的随机性（LOSR）。最重要的是，我们允许这些LOSR操作在本地改变资源的类型，这样玩家就可以将任何类型的资源转换为任何其他类型的资源，特别是转换为他们正在玩的特定类型游戏的策略。然后，我们证明了几个定理有关的资源和不同类型的游戏。这些定理概括了一些开创性的结果，从文献中，并可以应用到减少所需的假设，以表征资源的非经典性。作为一个例子，我们证明了半量子博弈能够完美地描述任何类型的每一种资源（而不仅仅是量子态，如前所述）的LOSR非经典性。因此，我们表明，任何资源的特点是可以在一个测量设备无关的方式。
2020-04-26 quant-ph
Exponents for Shared Randomness-Assisted Channel Simulation
该研究确定了共享随机数辅助信道模拟的精确误差与强逆指数，证明其可表示为Rényi信道互信息的简单优化，且无临界速率，额外量子纠缠辅助不改变相关指数。
2024-10-09 cs.IT math.IT quant-ph
Certifying quantumness beyond steering and nonlocality and its implications on quantum information processing
本文提出在有限共享随机性下用实验可测量和 Bell 不等式分别认证超不可操控性与超定域性，并揭示其对随机数生成、随机存取码及可分态量子性分类的意义。
2023-07-18 quant-ph
Randomness-free Detection of Non-projective Measurements: Qubits & beyond
本文提出一种无随机性操作任务，用于检测量子比特及 qutrit 中的非投影测量，并证明其在任意退极化噪声下的鲁棒性，同时将非投影测量概念推广到一般概率理论，证明盒世界非物理。
2025-03-31 quant-ph
Convex-split and hypothesis testing approach to one-shot quantum measurement compression and randomness extraction
本文研究了在具有共享随机性的单次设置下，带边信息的量子测量压缩问题。在这个问题中，Alice与Reference和Bob共享一个纯状态，她对她的寄存器进行测量。她希望使用共享随机性和经典通信将该测量的结果传达给Bob，以使得Bob接收的结果与参考和Bob自己的寄存器正确地相关。我们的目标是同时最小化经典通信和随机性成本。我们提出了一个基于凸分裂和基于位置解码的协议，并给出了其通信上界的平滑最大值和假设检验相对熵。我们还研究了我们的协议的随机性成本在一次和渐近和独立同分布。设置.通过推广的凸分裂技术，将成对独立的随机变量，我们表明，我们的一次性协议需要少量的共享随机位。这使我们能够构建一个新的协议在渐近和i.i.d.设置，其在所需的通信比特数和共享随机性的比特数方面都是最优的。我们构建了一个新的协议，在量子边信息的存在下，强随机性提取的任务。我们的协议实现错误保证方面的相对熵（而不是跟踪距离），并提取接近最佳数量的均匀位。作为一个应用，我们为无反馈的量子测量压缩任务提供了新的可解释性结果，其中Alice不需要知道测量的结果。这导致了最佳数量的比特通信和共享的随机性所需的比特数，在渐近和i.i.d.设置.
2018-06-19 cs.IT math.IT quant-ph
Randomness quantification in spontaneous emission
Center for Quantum Information, Institute for Interdisciplinary Information Sciences, Tsinghua University（清华大学交叉信息研究院量子信息中心）
本文建立量子信息论框架，分析自发辐射QRNG中两种窃听策略，量化内在随机性，并证明基于空间模式检测的方案对两类对手均安全。
2025-12-05 quant-ph
Randomness can be certified in energy-constrained semi-device-independent scenarios
Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Inria（法国国家信息与自动化研究所）；ENS de Lyon（里昂高等师范学院）；UCBL（里昂第一大学）
该研究将Navascués-Pironio-Acín层级适配能量受限场景，构造半定规划松弛，证明即使存在全量子敌手，能量受限的半设备无关框架中仍可实现认证随机性生成。
2026-08-28 quant-ph
Nonclassicality of local bipartite correlations
模拟量子非局域性和操纵需要增加预共享随机性与非零通信成本。这就提出了一个问题：如何为甚至由非纠缠态引起的相关性的量子性提供这样的操作表征。在这里，我们表明，对于某一类状态，这种量子性可以指出超局域性，需要更大的维度的预共享随机模拟的相关性比量子态，产生它们。这提供了一种方法来定义凸运算理论中的局部多部相关的非经典性。
2017-01-20 quant-ph
Separable states improve protocols with restricted randomness
从贝尔定理可知，某些纠缠态的量子预言不能用局域隐变量（LHV）模型来模拟。从计算机科学的角度来看，LHV模型可以被解释为对源自共同源的潜在无限数量的相关比特进行操作的经典计算机。因此，通过纠缠态实现的贝尔不等式违反能够消除某些任务的量子优势，只要任务本身不对相关比特的可用性施加限制。然而，如果共享位的数量是有限的，额外的约束被放置在可能的LHV模型和可分离的，即解开，状态可能成为一个有用的资源。因此，贝尔违反不再是实现量子优势所必需的。在这里，我们表明，特别是，可分离的状态可能会改善所谓的随机访问码，这是一类通信问题，其中一方试图读取的一部分数据持有的另一个遥远的一方存在有限的共享随机性和有限的经典通信。我们还展示了如何使用经典比特的偏置来避免错误的答案，以实现最佳的经典协议，以及量子协议的优势如何与量子不和谐联系在一起。
2014-10-07 quant-ph
Weak randomness completely trounces the security of QKD
在通常的量子协议的安全性证明中，对手（Eve）被期望对任何通信方（Alice和Bob）之间的任何量子通信具有完全控制权。Eve还可以完全访问Alice和Bob之间的经过认证的经典信道。即使在设备和信道不完善的现实环境中，也可以证明对Eve的任何攻击的无条件安全性。在这封信中，我们表明，如果允许Eve对Alice使用的随机源进行非常有限的访问，QKD协议的安全性就会被破坏。这种知识应该总是在现实的实验条件下通过不同的侧通道预期。
2012-06-09 quant-ph
Representational separation between unitary and channel quantum generative models via shared classical randomness at shallow depth
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
该研究证明浅深度下通过共享经典随机性可实现量子生成模型中幺正与信道模型的严格可扩展表征分离，MBQC可自然实现所需随机性，数值实验验证了分析结果。
2026-08-06 cs.AI cs.LG quant-ph
The role of shared randomness in quantum state certification with unentangled measurements
本文研究无纠缠测量下共享随机性对量子态认证副本复杂度的影响，证明确定性方案需 Θ(d²/ε²) 份副本，与随机化方案的 Θ(d^{3/2}/ε²) 形成分离，并基于 Lüders 规则建立统一下界框架。
2024-01-17 cs.CC cs.IT math.IT
Semi-device independent random number expansion protocol with n to 1 quantum random access codes
研究了基于$n \to 1$量子随机接入码的随机数扩展协议。我们在半设备独立的场景中考虑它们，其中设备的内部工作方式对我们来说是未知的，但我们可以证明正在通信的系统的尺寸。这种方法不需要使用纠缠，并且使得这些协议的物理实现比标准设备独立场景中容易得多。在我们的工作中，我们提出了一个协议的随机性扩展，计算最小熵的半设备无关的协议，并调查$n\to 1$ QRAC，以期他们使用的随机性扩展协议。我们还计算了随机生成的有效性对$n$的依赖性，发现它对$n=3$是最优的，并对这一事实提供了解释。
2012-03-13 quant-ph
RandFile package for Mathematica for accessing file-based sources of randomness
我们提出了一个包Mathematica计算机代数系统，它允许利用本地文件作为随机数据的来源。我们提供了包的描述，并通过展示一些示例来说明其用法。我们还比较了提供的功能与随机性的替代来源，即内置的伪随机生成器和用于访问硬件真随机数生成器的包。
2015-03-15 cs.MS physics.comp-ph physics.data-an
Unstructured Randomness, Small Gaps and Localization
研究了随机代价函数下量子绝热算法的哈密顿量。由于代价函数缺乏结构，我们可以证明有关基态的结果。我们发现当比特数变为无穷大时，基态能量，表明最小间隙以指数方式迅速变为零，并且我们看到局域化转变。我们证明了在演化结束时没有能级接近基态。我们不知道该模型的哪些特征被应用于可满足性的随机实例的量子绝热算法所共享，因为尽管它们是随机的，但它们确实具有位结构。
2010-09-30 quant-ph
Multiplication triples from entangled quantum resources
本文利用纠缠量子图态设计三方测量协议，在仅需一对诚实方和弱裁判的条件下生成二进制乘法三元组，证明其完美隐私，并用于构造 OT 与任意 $N$ 方布尔 MPC。
2025-05-15 quant-ph
Randomness for quantum channels:Genericity of catalysis and quantum advantage of uniformness
随机性可以帮助人们实现无法以确定性方式实现的量子映射。最近，人们发现，将随机性源明确地视为量子系统可以使某些任务的效率提高一倍。在这项工作中，我们首先表明，每一个量子信道，可以实现一个随机源，而不泄漏信息，它必须是一种催化。为此，我们证明了一个新的不可去定理，它推广了不可隐藏定理，即任何量子信息都不能作为秘密与其他系统共享而不泄露某些信息。其次，我们表明，非简并催化剂应使用经典时，没有额外的维度是允许的，这导致了这样一个事实，即量子优势的催化过程严格来自随机源的均匀性。最后，我们讨论了一种方法来规避以前的结果，实现量子优势与非简并催化剂均匀化，通过采用额外的工作空间。
2021-03-11 quant-ph
A note on quantum safe symmetric key growing
量子密钥分发是一种用于在拥有预共享秘密的双方之间分发对称加密密钥的密码原语。由于预共享秘密是一个要求，量子密钥分发可以被看作是一个密钥增长协议。我们注意到，使用预共享的秘密加上访问随机性信标可以实现密钥增长，虽然从信息论的角度来看不安全，但仍然是量子安全的。
2017-07-10 quant-ph
Quantum Symmetrically-Private Information Retrieval
私有信息检索系统（PIR）允许用户从在k>=1个服务器上复制的数据库中提取项目，同时满足各种隐私约束。我们展示了量子k-服务器虚拟私有信息检索系统（QSPIR），该系统使用次线性通信，不使用服务器之间的共享随机性，并保护隐私，防止诚实的用户和不诚实的服务器。传统上，没有共享随机性的SPIR根本不存在。
2003-07-10 cs.CR quant-ph
Experimental randomness certification in a quantum network with independent sources
本文针对含两个独立纠缠源的纠缠隐形传态量子网络，利用 scalar extension 方法克服关联集合非凸性，界定窃听者对秘密比特的认知，并经光子实验验证可认证随机性。
2025-02-20 quant-ph
Role of nonclassical temporal correlation in powering quantum random access codes
我们探讨随机存取码背后的量子优势的根本起源。我们提出了新的时间不等式兼容的非侵入现实主义的模型，并表明，任何非零的量子优势的n位编码为1位的随机存取码在共享的随机性的存在下，相当于违反相应的时间不等式。作为这种连接的直接后果，我们还证明了，当达到相应的不等式的最大违反时，可以获得n比特编码为1比特随机访问码的最大成功概率。然后，我们表明，任何非零的量子优势的n位编码为1位的随机访问码，或者换句话说，任何非零违反相应的时间不等式可以证明真正的随机性。
2022-11-10 quant-ph
No Bipartite-Nonlocal Causal Theory Can Explain Nature's Correlations
我们表明，一些三方量子关联是无法解释的任何因果理论，涉及双方非经典的共同原因和无限的共享随机性。这构成了一个独立于设备的证据，证明自然界的非定域性在每一个可以想象的物理理论中基本上至少是三分之一的--无论多么奇特。为了使这一主张形式化，我们不得不用一个与局部操作和共享随机性（LOSR）框架相联系的新的理论不可知定义来代替Svetlichny对真正的三方非局部性的历史定义。一篇配套文章[PRA. 104，052207（2021）]将这些概念推广到任何数量的方，提供实验上可行的设备无关的不等式约束以及违反它们的量子相关性，从而证明自然的非定域性必须是无限多分的。
2021-11-11 quant-ph
Tight analytic bound on the trade-off between device-independent randomness and nonlocality
共享纠缠量子系统的两方可以产生仅使用共享经典资源无法产生的相关性。这些非定域关联是量子理论的基本特征，但也有实际应用。例如，它们可以用于设备无关（DI）随机数生成，其安全性独立于设备内部执行的操作进行认证。可以从某些给定的非局部相关性生成的可证明的随机性的量是感兴趣的关键量。在这里，我们推导出严格的分析边界上的最大可证明的随机性作为一个函数的非局部性表示使用的Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）值。我们发现，对于每一个CHSH值大于本地值（$2$），并高达$3\sqrt{3}/2\approx2.598$存在量子相关的CHSH值，证明了最大两位的全球随机性。超过该CHSH值，最大可证明随机性就会下降。我们给出了CHSH值大于$3\sqrt{3}/2$的第二类贝尔不等式，并证明了对于给定的CHSH值，它们具有最大可能的随机性。因此，我们的工作提供了一个可实现的上限的数量的随机性，可以证明任何CHSH值。我们说明了我们的结果的鲁棒性，以及它们如何可以用来提高随机生成率在实践中，使用沃纳状态噪声模型。
2022-10-05 quant-ph
Bounded-Error Quantum State Identification and Exponential Separations in Communication Complexity
考虑有界误差量子态识别问题：给定态α_0或态α_1，要求输出“0”、“1”或“？'（“不知道”），这样以输出' 0'或' 1 '为条件，我们的猜测是正确的概率很高。目标是最大化不输出的可能性'？'.我们证明了一个直积定理：如果我们给出两个这样的问题，分别具有最优概率a和b，并且第一个问题中的状态是纯的，那么联合有界误差状态识别问题的最优概率是O（ab）。我们的证明是基于半定规划对偶，可能会有更广泛的兴趣。利用这一结果，我们提出了两个指数分离的同时消息传递模型的通信复杂性。这两个都是在最强烈的意义上表现出来的。首先，我们描述了一个关系，在存在共享随机性的情况下，可以用O（log n）个经典通信比特来计算，但是如果双方不共享随机性，即使通信是量子的，也需要Omega（n^{1/3}）个通信。这显示了姚最近通过没有共享随机性的量子协议对共享随机性协议的指数模拟的最优性。其次，我们描述了一个关系，可以计算O（log n）经典位的通信存在共享纠缠，但需要Ω（n/log n）^{1/3}）通信，如果各方共享随机性，但没有纠缠，即使通信是量子的。这是通信复杂性中的第一个例子，在这种情况下，纠缠比量子通信带来的好处要多得多。
2005-11-02 cs.CC quant-ph
Any Physical Theory of Nature Must Be Boundlessly Multipartite Nonlocal
我们介绍了一类随机局部操作和共享随机性（LOSR）多部非局部相关性，即N方之间的相关性，不能从无限的共享随机补充的任何组成（N-1）-共享因果广义概率理论（GPT）资源。然后，我们表明，噪声N-部GHZ量子态以及3-部W量子态可以产生这样的关联。这证明，如果量子理论的操作预测是正确的，自然的非定域性必须在任何因果GPT无限多部。我们开发了一种计算方法，证明了一个噪声N=3 GHz的量子态的保真度为85%，满足这一性质，使我们的结果触手可及的实验演示。我们激励我们的定义和对比，它与预先存在的概念，真正的多部非局部性。这项工作扩展了一个更紧凑的平行字母[物理学。127，200401（2021）]，并提供所有必要的技术证明。
2021-11-11 quant-ph
Sharing Asymmetric Einstein-Podolsky-Rosen Steering with Projective Measurements
提出基于投影测量的 EPR 导引共享协议，理论与实验证明无共享随机性时任意多方可共享单向导引，仅靠局部随机性还可共享不对称双向导引。
2024-05-10 quant-ph
Certifiable Quantum Dice - Or, testable exponential randomness expansion
我们介绍了一个协议，通过该协议，一对量子力学设备可以用来生成n位的真正的随机性从种子O（log n）均匀位。仅基于用户可以执行的简单统计测试以及设备遵守无信令原则的假设，生成的比特是可证明随机的。没有其他假设被放置在设备的内部工作。修改后的协议使用O（log^3 n）均匀随机位的种子来生成真正随机的$n$位，即使以可能已经预先访问设备并且可能与设备纠缠的量子对手的状态为条件。
2011-11-25 quant-ph
Quantum versus classical simultaneity in communication complexity
这项工作解决了两个问题的背景下，双方的通信复杂性的功能。首先，它总结了研究路线，可以被视为在三种最常见的通信“布局”中展示量子通信的定性优势：双向交互通信;单向通信;同步消息传递（SMP）。我们证明了一个功能性的问题，其通信复杂性是在量子版本的SMP和$\tildeΩ(\sqrt n)$在经典（随机）版本的SMP的$O((\log n)^2)$。其次，这项工作有助于理解量子通信$-$ SMP的最弱的通常研究机制的能力，该机制具有量子信息，没有共享随机性（后一种限制可以被视为使量子模型“尽可能弱”的某种人为方式）。我们的函数在这种情况下也有一个有效的解，这意味着即使缺乏共享随机性，量子SMP也可以比具有共享随机性的经典对应物指数级地强。
2019-05-04 cs.CC quant-ph
On the impossibility of extracting classical randomness using a quantum computer
在这项工作中，我们提出的问题是，量子设备是否可以为我们提供一个几乎完美的经典随机性源，更一般地说，足以完成经典的密码任务，如加密。事实上，众所周知，当经典计算机所能获得的只是一个现实的不完美的随机性来源时，它们不足以完成这两项任务中的任何一项。另一方面，量子物理本质上是概率性的，这表明量子计算机可能提供一种合理的方法来克服上述不可能的结果。然而，我们表明，这是不是在一个现实的设置中的情况下，观察（测量）受到噪声。
2006-12-01 quant-ph
Secure and robust randomness with sequential quantum measurements
针对现有设备无关量子随机数协议性能有限的问题，本文提出利用序贯测量复用量子态的方案，证明类Tsirelson边界，构造可达边界的量子比特协议，通过数值与光子实验验证其噪声鲁棒性，为高效设备无关协议提供新思路。
2024-12-16 quant-ph
Sequential Semi-Device-Independent Quantum Randomness Certification
Lund University（隆德大学）；University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
该研究在半设备无关量子随机性认证场景下，采用序列最大置信测量，构建通用框架与数值方法，提出基于半定规划对偶性的最小权衡函数计算技术，确立了序列测量链上随机性分发与认证的充分判据。
2025-10-22 quant-ph
Provable Quantum Advantage in Randomness Processing
众所周知，量子优势很难发现，更难证明。例如，经典物理学中可计算的函数类实际上与量子力学中可计算的函数类完全一致。人们强烈相信，但尚未证明，量子计算为一系列问题提供了指数级的加速，例如因子分解。在这里，我们解决的“随机性处理”的计算方案中，量子理论可证明的产量，不仅资源减少经典随机物理，但严格更大的一类问题，可以解决。除了对随机性的性质和可塑性以及量子和经典信息之间的区别的新的基础见解之外，这些结果还提供了利用当前可用的量子技术开发经典难以处理的模拟的潜力。
2015-10-06 quant-ph
Incorporating Zero-Probability Constraints to Device-Independent Randomness Expansion
本文研究在设备无关随机性扩展中引入零概率约束对可认证随机性的影响，发现渐近情形下增加零约束可普遍提升各类随机性，但有限数据下仅对局部随机性速率有轻微改善。
2024-01-16 quant-ph
Measurement-Incompatibility Constraints for Maximal Randomness
提出不依赖Bell不等式违背的广义框架，直接从任意用户系统的概率分布认证极大随机性，并揭示测量不相容性间的反直觉权衡，为优化设备无关协议提供新途径。
2025-07-14 quant-ph
Exact Asymptotic Rates and an Exponential Strong Converse for quantum SMP and One-Way Communication
IQC, University of Waterloo（量子计算研究所，滑铁卢大学）
本文证明量子SMP模型中联合计算多个实例的渐近最优通信速率等于行数和列数对数之和，并给出指数强逆，显示量子指纹优势在渐近下消失。
2026-09-15 quant-ph
Certifying Measurement Incompatibility under Bounded Classical Communication
Institute for Information Processing (tnt/L3S)（信息处理研究所）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本文针对有界经典通信下认证测量不相容性的问题，引入并集最大泄漏量化观测概率的共同经典解释所需信息，通过线性规划计算，证明其与经典通信比特数及纠缠的关系，并用于认证随机性私密性。
2026-10-06 quant-ph
One-Shot Classical Data Compression with Quantum Side Information and the Distillation of Common Randomness or Secret Keys
在一次性场景中压缩经典信息的任务进行了研究，在解压缩器还可以访问一些给定的量子边信息的设置。在著名的Slepian-Wolf问题的经典-量子混合版本中，发现平滑最大熵控制经典信息可以压缩的比特数，以便可以从压缩版本和量子边信息中可靠地恢复。结合这一结果与已知的隐私放大的结果，然后产生的共同随机性和秘密密钥，可以在一次使用单向经典通信的混合经典量子系统中恢复的数量上的界限。
2012-03-24 quant-ph
Network quantum steering enables randomness certification without seed randomness
本研究提出无输入网络中的最小场景，证明两方两源可观察交换导引，并构造线性见证者实现自测试，从而无需种子随机性即可认证两比特随机性。
2024-07-18 quant-ph
Randomness cost of masking quantum information and the information conservation law
屏蔽量子信息是将量子信息编码为二分量子态，同时禁止本地方访问该信息的任务。本文证明了关于酉可屏蔽态的几何猜想[K. Modi等人，物理修订版信函120，230501（2018）]，并对量子掩蔽进行代数分析。首先，我们给出了量子信道混合的一般性结果：如果子信道的经典容量大于混合信道的容量，则子信道的混合概率应该被抑制。该约束条件结合经典信息论中不存在的信息守恒定律，给出了量子信息屏蔽随机代价的一个下界，它是信息分布均匀性的单调递减函数.这一结果为黑洞蒸发过程的快速加扰猜想的各种方案提供了一致性检验。所得结果对量子掩蔽的不完全性是鲁棒的。
2019-08-20 quant-ph
Genuine Multipartite Nonlocality for Arbitrary Input: Maximal Randomness Generation and Robust Self-Testing
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；National Cheng Kung University（国立成功大学）
提出一种适用于任意奇数测量设置的真正多体非局域性贝尔不等式，通过平方和分解获得最优量子违背，实现自检验和最大全局设备无关随机性（m比特），并随测量设置增加噪声鲁棒性增强。
2026-06-09 quant-ph
Single-qubit optical quantum fingerprinting
我们分析和论证了线性光学单量子比特指纹的可行性和优越性。对于两比特信息的单量子比特指纹，我们通过实验制备了“四面体”量子比特态，并表明它们满足量子指纹的要求，超过了经典的能力。我们证明了共享纠缠允许100%可靠的量子指纹，这将优于经典指纹，即使与任意数量的共享随机性。
2004-10-27 quant-ph
Local contextuality-based self-tests are sufficient for randomness expansion secure against quantum adversaries
本文证明基于局域上下文性的自测试足以构建对计算无界量子敌手安全的随机性扩展协议，并给出渐近安全性与鲁棒性参数和输出长度的定量关系。
2024-09-30 quant-ph
Entanglement-of-formation potentials for feedback-assisted classical communication and randomness distillation
School of Electrical and Computer Engineering, Cornell University（康奈尔大学电气与计算机工程学院）
本文提出形成纠缠势方法，证明反馈辅助通信容量界并精确评估振幅阻尼信道，区分单向与双向随机性蒸馏，揭示双向协议通过保留量子关联超越单向极限。
2026-10-06 cs.IT math.IT quant-ph
The geometry of Bloch space in the context of quantum random access codes
我们研究的通信协议称为量子随机存取码（QRAC），它编码$n$经典位到$m$量子位（$m<n$）的概率恢复任何初始的$n$位至少$p>\tfrac{1}{2}$。这种代码由$(n,m,p)$ -QRAC表示。如果允许通过共享随机字符串进行合作，我们称之为具有共享随机性的QRAC。我们证明了对于任何具有共享随机性的$(n,m,p)$，参数$p$的上界是由$ \tfrac{1}{2}+\tfrac{1}{2}\sqrt{\tfrac{2^{m-1}}{n}}$给出的.对于$m=2$，这给出了$p\le \tfrac{1}{2}+\tfrac{1}{\sqrt{2n}}$的一个新的界，证实了Imamichi和Raymond（AQIS'18）的一个猜想。我们的界限意味着，以前已知的分析结构的$(3,2,\tfrac{1}{2}+\tfrac{1}{\sqrt{6}})$ -，$(4,2,\tfrac{1}{2}+\tfrac{1}{2\sqrt{2}})$ -和$(6,2,\tfrac{1}{2}+\tfrac{1}{2\sqrt{3}})$ -QRAC是最佳的。为了得到我们的界限，我们调查的几何量子态的布洛赫矢量表示，并利用几何解释的事实，任何两个量子态有一个非负的重叠。
2022-02-24 quant-ph
Quantum enhancement of randomness distribution
一个给定的信道传递信息的能力，是先验的，不同于它的能力，以分发共享的随机性。在这篇文章中，我们定义了量子信道的随机性分布容量的辅助下，前向，反向，或双向经典通信，并比较这些相应的通信容量。无论有无援助，我们都发现它们是平等的。我们建立的双向辅助随机分布能力的上界的信道的互信息。这意味着对于经典量子信道，所有的容量都是相等的。另一方面，我们证明了量子经典信道的后向辅助随机分布容量等于其互信息。这通常严格大于后向辅助通信容量。我们给出了一个明确的例子，这样的分离的随机性分布协议是无噪声的。
2016-10-17 cs.IT math.IT quant-ph
Computing on Quantum Shared Secrets for General Quantum Access Structures
量子秘密共享是一种在多个个体之间共享秘密量子态的方法，使得某些授权的参与者子集可以通过协作恢复秘密共享状态，而其他子集则不能。在本文中，我们首先提出了一种在基本的$(2,3)$门限方案中共享量子秘密的方法，只使用量子位和7-量子位CSS码。在此基础上，我们提出了一个新的$(2,3)$方案，并通过归纳构造了一个适用于任意量子接入结构的量子秘密共享方案。其次，基于对7量子比特CSS码进行量子计算的技术，我们提出了一种方法，即授权子集可以在这个共享态上进行通用量子计算，而不需要恢复它，这推广了最近在$(n, n)$门限方案上进行量子计算的尝试。
2019-03-18 quant-ph
