Experimental device-independent verification of quantum steering
遥远的量子系统之间的贝尔非定域性-即，违反贝尔不等式的联合相关性可以在不信任所使用的测量设备或执行测量的设备的情况下被验证。这导致了用于量子信息任务（例如密钥分发）的无条件安全协议。然而，贝尔非局域性的完整验证需要高的检测效率，并且对于长距离应用中发生的典型传输损耗是不鲁棒的。相比之下，量子操纵，一种较弱形式的量子相关，可以验证任意低的检测效率和高损耗。代价是当前的转向验证协议需要完全信任其中一个测量设备及其操作员，只允许单侧安全密钥分发。我们提出了独立于设备的转向协议，消除这种需要的信任，即使贝尔nonlocality不存在。我们实验证明了这一原则的单态和状态，不违反贝尔不等式。
2014-08-07 quant-ph
Detection-device-independent verification of nonclassical light
光的非经典效应的有效证明构成了光量子技术应用的基础。我们推导了基于多路复用检测的非经典光验证的一般相关条件。所获得的非经典性标准是有效的，不平衡的多路复用的情况下，开关检测器，不需要任何知识的检测器系统。在这个意义上，它们完全独立于检测器系统。在我们的实验中，我们研究的单光子发射器，其光子数可能超过检测通道的数量集群发射的光。即使在这样的条件下，我们的标准证明非经典具有很高的统计意义。
2020-01-13 quant-ph
Theoretical and Experimental Perspectives of Quantum Verification
从这个角度来看，我们讨论了量子设备的验证在特定的例子中，制定为拟议的实验。我们的第一个例子是验证模拟量子模拟器作为哈密顿学习，其中输入哈密顿作为设计目标与父哈密顿的设备上准备的量子态。第二个例子讨论了量子级上的跨器件验证，即通过比较在不同量子器件上制备的量子态。我们特别关注使用随机测量的协议，我们建议建立一个中央数据库，可以比较现有的实验设备和平台。在我们的最后一个例子中，我们从计算机科学的角度解决了量子设备输出的验证问题，解决了量子处理器的用户如何确定其输出的正确性的问题，并提出了对当今设备的最小演示。
2021-02-12 cond-mat.quant-gas cs.IT math.IT
An efficient quantum state verification framework and its application to bosonic systems
DIENS, École Normale Supérieure, PSL University, CNRS, INRIA（法国高等师范学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，法国研究与计算机科学与自动化研究所）
本文提出一种半设备无关的高效量子态验证框架，结合鲁棒保真度见证与经典后处理实现测量反向传播，将其应用于玻色系统，利用高斯检测开发协议，可用于校准量子设备等场景。
2026-08-11 quant-ph
Cross-verification of independent quantum devices
量子计算机即将超越最强大的经典计算机的能力。这自然提出了一个问题，即当量子计算机的结果不能与经典模拟进行比较时，人们如何能够信任它们。在这里，我们提出了一种验证技术，利用基于测量的量子计算的原则，链接不同的输入大小，深度和结构的量子线路。我们的方法可以在设备内以及独立设备之间进行量子计算的一致性检查。我们通过将其应用于五个最先进的量子处理器来展示我们的协议，这些处理器基于四种不同的物理架构：核磁共振、超导电路、捕获离子和光子学，最多有6个量子位和200个不同的电路。
2020-01-08 quant-ph
Resource-Efficient Cross-Platform Verification with Modular Superconducting Devices
本文提出了一种模块化超导设备的跨平台验证方法，通过引入模块间两量子位门实现资源高效验证，显著减少验证重复次数。
2025-07-21 quant-ph
Quantum computation capability verification protocol for NISQ devices with dihedral coset problem
在这篇文章中，我们提出了一个交互式协议，一方（验证者）持有量子计算机，以验证另一方（证明者）设备的量子计算能力，通过单向量子信道。该协议被称为二面角陪集问题（DCP）的挑战。验证者需要准备量子态编码秘密（DCP样本）并将其发送给证明者。然后，证明者的任务是以一定的准确性恢复这些秘密。数值模拟表明，这种精度对量子硬件中的错误很敏感。此外，DCP挑战作为本地全连接（LFC）量子架构的基准协议，旨在在当前和不久的将来的量子资源上执行。我们在IBM Q设备上进行了一个4量子比特的实验。
2022-07-04 quant-ph
Device-independence for two-party cryptography and position verification
量子通信已经证明了它在量子密码学中的有用性，远远超过了量子密钥分发。一个领域是双方密码学，其目标是允许可能不信任对方的两方解决联合任务。另一个有趣的应用是基于位置的密码学，其目标是使用实体的地理位置作为其唯一的识别凭证。不幸的是，这些协议的安全性不可能对抗所有强大的对手。然而，如果我们对对手施加一些现实的物理约束，则存在可以证明安全性的协议，但到目前为止，这些协议依赖于在协议期间执行的量子操作的知识。在这项工作中，我们给出了设备无关的安全性证明的两方密码和位置验证的无记忆设备在不同的物理约束下的对手。我们通过观察Bell违规来评估设备的质量，并且我们表明可以实现任何违反Clauser-Holt-Shimony-Horne不等式的安全性。
2016-06-28 quant-ph
Fully general device-independence for two-party cryptography and position verification
设备无关的量子加密允许安全性，即使用于执行协议的设备是不可信的-无论这是由于实现中的未知缺陷，还是因为对手自己构建它们来破坏协议的安全性。虽然设备无关性在量子密钥分发领域受到了广泛关注，但对于一般协议却知之甚少。在这里，我们介绍了一个新的模型，设备独立的两方协议和位置验证的噪声存储模型。这是第一次，我们证明了这样的协议是安全的，在最一般的设备无关的模型中，设备可以有任意的内存，状态和测量。在我们的分析中，我们对[arXiv：1607.01796]中开发的一个漂亮的新工具进行了轻微的修改，称为“熵累积定理”。更重要的是，我们分析的协议只使用简单的准备和测量，并且可以使用任何能够执行CHSH Bell测试的实验装置来实现。具体地说，对于任何违反CHSH不等式的情况都可以实现安全性，其中更高的违反仅导致执行协议所需的轮数减少。
2020-12-07 quant-ph
Photonic verification of device-independent quantum key distribution against collective attacks
在本文中，我们采用理论和实验的努力，并实现了基于光子设置的设备无关的QKD的原理验证。在理论方面，我们通过结合不同的方法，即随机后选择，噪声预处理，并开发了数值方法来估计的关键率通过冯诺伊曼熵的实际设备的缺陷，提高了损失容忍度。在实验方面，我们开发了一种高质量的偏振纠缠光子源，实现了最先进的（预示）探测效率约87.5%。这种效率优于以前的光子实验，涉及无环孔贝尔测试。总之，我们表明，测得的量子相关性足够强，以确保在光纤长度高达220米的正密钥速率。我们的光子平台可以以高速率和电信波长产生纠缠光子，这对于长距离的高速产生是理想的。这一结果为完全实现与光子器件无关的量子密钥分配迈出了重要的一步。
2022-03-21 quant-ph
A simple protocol for fault tolerant verification of quantum computation
随着实验性量子计算技术现在处于起步阶段，寻找测试这些量子计算正确性的有效方法变得更加紧迫。在交互式证明的框架内验证量子计算的方法已经卓有成效地解决了这个问题。具体来说，声称执行量子计算的不可信代理（证明者）可以让另一个代理（验证者）验证他的声明，该代理只能访问经典计算和用于准备或测量单个量子比特的小型量子设备。然而，当这种量子设备容易出错时，验证变得具有挑战性，并且通常现有的协议通过添加额外的假设来解决这个问题，例如要求设备中的噪声与证明者设备上的噪声不相关。在本文中，我们提出了一个简单的协议来验证量子计算，在存在噪声的设备，没有额外的假设。该协议基于事后验证技术，允许证明者知道所需的量子计算及其输入。我们还进行了模拟的协议，一个量子位计算，并找到错误阈值时，使用量子位重复码以及Steane码。
2018-04-17 quant-ph
Device-independent verification of Einstein-Podolsky-Rosen steering
纠缠态是量子力学的核心，也是量子信息中各种应用的重要资源。如果纠缠可以在不信任观察者的设备的情况下被验证，即，以设备无关（DI）方式，则可以保证各种量子信息任务的无条件安全性。在这项工作中，我们提出了一个实验友好的DI协议来证明纠缠的存在，基于Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）转向。我们首先建立了DI验证框架，依赖于测量设备无关的技术和自测试，并表明它能够验证所有EPR可操纵状态。在三方测量设置的背景下，发现噪声鲁棒性对低效测量和不完善的自我测试。最后，一个四光子实验实现了设备独立验证EPR转向，即使贝尔本地状态。我们的工作为安全量子信息任务的现实实现铺平了道路。
2023-02-06 quant-ph
Towards experimental classical verification of quantum computation
随着今天的量子处理器冒险进入超越经典设备能力的领域[1-3]，我们面临着验证这些设备是否按预期运行的挑战，即使我们无法在经典计算机上检查它们的结果[4，5]。在最近计算机科学的一项突破[6-8]中，开发了一种协议，允许验证仅基于经典资源的不可信量子设备执行的计算的输出。在这里，我们遵循这些想法，并在第一个原理验证实验中演示了一个在小型捕获离子量子处理器上仅使用经典方法的验证协议。我们将其与验证协议进行对比，验证协议需要信任和详细的硬件知识，如门级基准测试[9]，或者在我们无法访问或信任待测试设备的情况下使用额外的量子资源[5]。虽然我们的实验演示使用Mahadev协议[6]的简化版本[10]，但我们演示了验证完全不可信设备的必要步骤。我们的协议的放大版本将允许经典验证，不需要硬件访问或测试设备的详细知识。其安全性依赖于交互式证明中的后量子安全陷门函数[11]。这里考虑的交互式证明的概念简单，但技术上具有挑战性的放大版本可以用于各种其他任务，例如验证量子优势[8]，生成[12]和证明量子随机性[7]，或可组合的远程状态准备[13]。
2022-03-14 quant-ph
Measurement-device-independent and arbitrarily loss-tolerant verification of quantum steering
我们提出了一种方法来验证两个量子比特态的量子转向与任意数量的空结果时，转向和转向方都不能信任。我们将最近的一篇文章[Phys.~修订版~ X { \bf 2}，031003（2012）]转换为相应的独立于测量设备的引导标准，该引导标准取决于引导方的预报效率、测量设置的数量和状态准备的不完善性。结果，对于有效测量结果$η_H$的相对频率，可以使用大于$1/η_H$和最大纠缠态的多个不同测量设置来验证转向。此外，只要被引导方的测量效率为非零，就保证了可引导性。我们的结果是有用的损失容忍和测量设备无关的转向任务。
2019-01-04 quant-ph
Efficient verification of continuous-variable quantum states and devices without assuming identical and independent operations
连续变量量子信息被编码到无限维量子系统中，是实现量子计算、量子精密测量、量子密码学和量子通信等量子信息协议的一个很有前途的平台。为了成功地证明这些协议，一个重要的步骤是多模连续变量量子态和量子设备的认证。这个问题是很好的研究假设，多次使用同一设备的结果，以相同的和独立分布（i.i.d.）运营然而，在现实场景中，通常不能保证相同且独立的状态准备和对量子设备的调用。重要的实例包括对抗性场景以及时间相关和相关噪声的实例。在本文中，我们提出了第一套可靠的协议验证多模连续变量纠缠态和设备在这些非i.i. d的情况下。虽然不是完全通用的，这些协议是适用于高斯量子态，非高斯超图状态，以及放大，衰减，和纯化的噪声相干态。
2021-06-16 quant-ph
Device-independent Verification of Quantum Coherence without Quantum Control
本研究突破传统相干性验证需量子态控制的限制，将Bell理论拓展至多源场景构建设备无关相干性模型，提出GHZ型佯谬验证相干载体特性，并通过双光子纠缠态实验实现空间量子叠加的局域测量见证。
2024-04-15 quant-ph
Practical verification protocols for analog quantum simulators
模拟量子模拟有望成为近期量子器件的重要应用。这些设备的验证没有比较已知的模拟结果将是一个重要的任务，因为系统的大小增长超出了制度，可以模拟经典。我们介绍了一套实验驱动的模拟量子模拟器的验证协议，讨论了它们对各种误差源的敏感性和它们对更大系统尺寸的可扩展性。我们证明了这些协议的实验使用两个量子比特的捕获离子模拟量子模拟器和数值上使用的模型多达五个量子比特。
2021-03-03 quant-ph
Heuristic-free Verification-inspired Quantum Benchmarking
该研究借鉴量子验证提出无启发式的量子基准测试方法，构建可扩展、可定制且通用的形式化基准，并给出由验证协议导出的具体协议。
2024-04-16 quant-ph
Entanglement verification with realistic measurement devices via squashing operations
量子信息科学中的许多协议和实验都是用量子比特的简单测量来描述的。然而，在实际的实现中，精确的描述是更困难的，并且使用更复杂的可观测量。问题是，如果考虑到现实模型和简化模型之间的差异，简化描述中的纠缠主张是否仍然成立。我们表明，一个积极的纠缠声明仍然有效，如果一定的正线性映射连接的两个描述-一个所谓的挤压操作-存在，那么纠缠量的下限也是可能的。我们将我们的结果仅使用阈值探测器的光子的偏振测量，并推导出程序下，多光子事件可以忽略不计。
2009-09-23 quant-ph
Cross-Platform Verification of Intermediate Scale Quantum Devices
我们描述了一个跨平台验证量子模拟器和量子计算机的协议。我们展示了如何直接测量重叠的$\textrm{Tr}\left[ρ_1 ρ_2\right]$和纯度$\textrm{Tr}\left[ρ^2_{1,2}\right]$，从而在不同的实验平台上制备的两个可能的混合量子态$ρ_1$和$ρ_2$的保真度。我们只需要在随机的产品基础上进行局部测量，这是经典的。作为原理验证，我们在囚禁离子量子模拟器中测量了纠缠$10$ -量子比特量子态的实验-理论耦合度。
2020-01-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Authenticated teleportation and verification in a noisy network
认证隐形传态的目的是证明量子态通过隐形传态的传输，即使对手存在。这种情况可以用一个不可信的源在两个希望使用一些简单测试来验证它的方之间分发Bell状态来描述。我们提出了一个协议，实现这一目标，在一个实际的方式，并分析其性能和安全性时，各方有嘈杂的测量设备。此外，我们模拟了一个现实的实验场景，其中的状态受到噪声和失相。最后，我们将我们的分析与噪声测量设备的图形状态的验证。
2020-10-07 quant-ph
Generation and verification of 27-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger states in a superconducting quantum computer
在物理设备上制备的大规模量子态的真实多体纠缠（GME）的产生和检测是突出近期量子计算机进展的重要基准。证明GME的常见方法是制备Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）状态并测量至少0.5的GHZ保真度。我们使用在IBM Quantum ibmq_montreal设备上准备的11到27个量子位上的GHZ态的多个量子相干性来测量保真度。将量子读出错误减轻（QREM）和奇偶校验错误检测的组合应用于状态。当使用QREM时，对于27量子位GHZ状态记录了$0.546 \pm 0.017$的保真度，证明整个器件的GME具有98.6%的置信水平。我们基准的奇偶校验的影响GHZ保真度的两个GHZ态制备嵌入重六边形架构。结果表明，奇偶校验的效果，而相对温和，导致GHZ保真度的可检测的改善。
2021-08-20 quant-ph
Towards Efficient Verification of Computation in Quantum Devices
针对传统量子设备验证方法指数级资源消耗的问题，提出基于分层可中断量子电路模型的可扩展验证算法，实现双对数时间缩放并通过IBM量子云实验验证。
2025-08-01 quant-ph
Proof-of-principle experimental demonstration of quantum gate verification
为了采用量子器件，首先需要评估器件中的量子门的性能。由于量子门的维数随着量子比特的数量呈指数增长，因此评估量子门的性能是一项具有挑战性的任务。最近，一种称为量子门验证（QGV）的方案被提出，它可以以接近最优的效率验证量子门。在本文中，我们实现了一个原理验证的光学实验来证明这种QGV方案。我们表明，对于一个单量子位量子门，只需要$\sim300$样本来确认的量子门的保真度至少是$97\%$与$99\%$置信水平使用QGV方法，而至少$\sim3000$样本需要使用标准的量子过程层析成像方法来实现相同的结果。本文所验证的QGV方法具有广泛应用于各种量子信息应用中量子器件的评估的潜力。
2022-02-11 quant-ph
Fabrication and Room-Temperature Single-Charging Behavior of Self-Aligned Single-Dot Memory Devices
基于砷辅助腐蚀和氧化效应制备了自对准单点存储器件和阵列。所得器件具有约5-10 nm的浮置栅极，在室温下呈现单电子存储器操作。为了实现最终的单电子存储器电路，本文研究了工艺的可重复性，在单点存储器阵列，设备的可扩展性，和工艺的可转移性的工业应用中的设备的均匀性。
2011-09-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Memory effects in device-dependent and device-independent cryptography
本文指出跨轮次记忆效应即使在单次设备依赖 QKD 中也会破坏非 IID 安全性证明，并联系 DIQKD 公开宣告攻击说明其核心挑战。
2023-08-15 quant-ph
Device independent quantum key distribution secure against coherent attacks with memoryless measurement devices
与设备无关的量子密钥分发旨在通过减少需要对所使用的物理设备做出的假设的数量来提供比传统QKD方案更高程度的安全性。Pironio等人先前的安全性证明仅适用于集体攻击，其中状态是相同和独立的，并且测量设备在协议中的每次试验中都相同地操作。我们将这一结果扩展到更一般的攻击类，其中状态是任意的，测量设备没有内存。我们通过将任意对手策略简化为量子位策略来实现这一点，并基于Pironio等人先前的证明和Renner改编的技术证明了量子位策略的安全性。
2009-10-08 quant-ph
Classical verification of quantum depth
我们提出了两个经典的量子深度验证协议。我们的协议允许一个纯粹的经典验证器区分不同的量子线路深度的设备，即使在经典计算的存在。我们证明了一个量子线路深度最多为d的设备将被验证者拒绝，即使证明者应用额外的多项式时间经典计算来欺骗。另一方面，验证器接受具有量子线路深度d'的设备，其中某些d'> d。在我们的第一个协议中，我们引入了一个额外的不可信量子机器，它与目标机器共享纠缠。应用一个强大的自我测试，我们的第一个协议证明了深度的目标机器与信息理论的安全性和近最佳分离。该协议依赖于Chia，Chung和Lai [STOC 2020]的量子深度的Oracle分离问题以及从Oracle分离问题到两人非局部游戏的转换。我们的第二个协议基于带错误学习的量子硬度来证明单个设备的量子深度。该协议依赖于噪声陷门无爪函数族和指针追逐的思想，以迫使证明者保持量子相干性，直到所有先前的消息交换完成。据我们所知，我们给出了第一个结构，用于区分不同电路深度的非相对化模型的混合量子经典计算机。
2022-05-10 cs.CC cs.CR quant-ph
