Classical and quantum fingerprinting with shared randomness and one-sided error
在通信复杂性的同时消息传递模型中，在公共硬币假设下，我们推导出具有单侧错误的经典指纹协议的最小可实现的最坏情况错误概率。然后，我们提出了纠缠辅助量子指纹协议，达到最坏情况下的错误概率，突破这个界限。
2005-05-30 quant-ph
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Quantum Random Access Codes with Shared Randomness
我们考虑一种通信方法，其中发送方将n个经典比特编码为1个量子比特，并将其发送给接收方，接收方根据必须恢复的初始比特进行一定的测量。这个过程被称为（n，1，p）量子随机接入码（QRAC），其中p > 1/2是它的成功概率。已知存在（2，1，0.85）和（3，1，0.79）QRAC（没有经典的对应物），并且p > 1/2的（4，1，p）QRAC是不可能的。我们扩展了这个模型与共享的随机性（SR），这是双方都可以访问。则对于任意n > 0，存在具有SR且p > 1/2的（n，1，p）QRAC。我们给出了其成功概率的上界（已知的（2，1，0.85）和（3，1，0.79）QRAC符合这个上界）。我们讨论几个小的n值的一些特殊的结构。我们还研究了这个模型的经典对应物，其中n比特被编码成1比特而不是1量子比特，并且使用SR。我们给出了这样的代码的最佳结构，并找到他们的成功概率正是-它是小于在量子的情况下。交互式3D量子随机存取码可在http://home.lanet.lv/~sd20008/racs在线获得。
2009-06-14 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
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
Strengths and Weaknesses of Quantum Fingerprinting
我们研究了量子指纹在通信复杂性的同时消息传递（SMP）环境中的作用。Yao最近展示了如何通过没有共享随机性的量子SMP协议（$Q^\parallel$ -协议）来模拟具有指数开销的经典共享随机性SMP协议。我们的第一个结果是将Yao的模拟扩展到最强的可能模型：每个具有无限共享纠缠的多轮量子协议都可以用$Q^\parallel$ -协议模拟，具有指数开销。我们应用我们的技术，以获得一个有效的$Q^\parallel$协议的功能，不能有效地解决，通过更有限的模拟。其次，我们紧密的量子指纹技术的功率的特点，使连接到安排均匀的半空间与最大的利润率。这些安排已经在计算学习理论中得到了很好的研究，我们使用在这一领域获得的一些强有力的结果来展示量子指纹的弱点。特别是，这意味着对于几乎所有的功能，量子指纹协议是指数比经典的确定性SMP协议。
2006-03-20 cs.CC 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
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
Randomness compression in communication networks
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）；Harvard University（哈佛大学）
研究通信网络生成的相关性所需共享随机性的最小量，提出新的上界方法，展示其在近似分布生成中的优越性，证明在允许小扰动时可显著节省资源。
2026-03-13 quant-ph
Quantum Random Access Codes for Boolean Functions
$n\overset{p}{\mapsto}m$随机访问码（RAC）是将$n$比特编码成$m$比特，使得可以以至少$p$的概率恢复任何初始比特，而在量子RAC（QRAC）中，将$n$比特编码成$m$量子比特。自提出以来，RAC的想法以许多不同的方式推广，例如允许使用共享纠缠（称为纠缠辅助随机存取码，或简称ERAC）或恢复多个比特而不是一个比特。本文将随机存取码的思想推广到恢复给定布尔函数$f$在初始位大小固定的任意子集上的值，我们称之为$f$ -随机存取码。我们研究并给出了$f$ -随机存取码的协议，它具有经典（$f$ -RAC）和量子（$f$ -QRAC）编码，以及许多不同的资源，例如私有或共享随机性，共享纠缠（$f$ -ERAC）和Popescu-Rohrlich盒（$f$ -PRRAC）。我们的协议的成功概率的特点是由布尔函数$f$的\emph{noise stability}。此外，我们给出了一个\emph{upper bound}的成功概率的任何$f$ -QRAC共享的随机性，匹配其成功概率的乘法常数（和$f$ -RAC的扩展），这意味着量子协议只能实现有限的优势，他们的经典同行。
2021-03-04 cs.CC 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
Comment on "Quantum Darwinism, Decoherence, and the Randomness of Quantum Jumps," arXiv:1412.5206
这是对沃伊切赫·祖雷克的文章《量子达尔文主义、经典现实和量子跳跃的随机性》（《今日物理》，2014年10月，第44页）的回应，指出了文献中对作者一些关键主张的反驳。
2015-03-11 physics.hist-ph physics.pop-ph quant-ph
Quantum Advantage on Information Leakage for Equality
我们证明了一个下界的信息泄漏的任何经典协议计算等式功能的同时消息传递（SMP）模型。我们的界限是有效的，在有限长度制度，是强大的，足以证明量子优势，在实际的量子协议的信息泄漏。我们证明了我们的界限，通过获得一个改进的有限大小版本的通信界由于Babai和Kimmel，随机通信的SMP模型中的确定性通信。然后，我们通过一系列的减少信息泄漏随机通信。我们首先提供了信息泄漏的替代表征，使我们能够将其链接到平均长度的通信，同时允许共享的随机性（成对的，与裁判）。马尔可夫不等式将其与有限长度通信联系起来，纽曼类型的参数允许我们从共享随机性到私有随机性。唯一的减少，我们招致超过一个对数加法因子是在马尔可夫不等式，特别是，我们的压缩方法基本上是紧密的SMP模型与平均长度的通信。
2016-07-26 cs.CC quant-ph
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
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
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
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
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
Certified Randomness from Quantum Supremacy
我们提出了一个近期量子设备的应用：即生成加密认证的随机位，用于（例如）权益证明加密货币。我们的协议重新利用了现有的“量子霸权”实验，该实验基于随机电路采样，谷歌和中国科学技术大学已于2019年开始成功实施。我们表明，只要这些实验的输出通过现在标准的线性交叉熵基准（LXEB），在合理的硬度假设下，它们必然包含$Ω(n)$最小熵，其中$n$是量子位数。为了实现随机性的净增益，我们使用一个小的随机种子来产生伪随机挑战电路。作为对挑战电路的响应，量子计算机生成输出字符串，在验证之后，这些字符串可以被馈送到随机性提取器中，以产生经过认证的接近均匀的比特-从而从伪随机性“引导”到真正的随机性。我们证明了我们的协议的声音在两个意义上：（i）根据硬度假设称为长列表量子至上验证，我们证明在随机预言机模型，和（ii）无条件地在随机预言机模型对窃听者谁可以共享任意纠缠的设备。(Note我们的协议的输出是不可预测的，甚至对于可以看到随机预言的计算上无限的对手。目前，我们的协议的主要缺点是验证的指数成本，这在实践中将限制其实施到最多$n\sim 60$量子位，一个攻击昂贵但并非不可能的制度。模的缺点，我们的协议似乎是唯一的实际应用的量子计算，既需要一个QC，是物理上可实现的今天。
2023-03-02 cs.CC 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
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
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
Learning to Coordinate via Quantum Entanglement in Multi-Agent Reinforcement Learning
Nasdaq, Inc（纳斯达克公司）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本文提出利用量子纠缠的框架，通过可微策略参数化和量子协调器架构，实现多智能体强化学习中的无通信协作策略，展现量子优势。
2026-08-13 cs.LG cs.MA 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
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
On communication over an entanglement-assisted quantum channel
共享纠缠是通过量子信道通信的各方可用的资源，非常类似于经典通信协议中的公共硬币。尽管共享随机性无助于信息的传输，或显著降低计算功能的经典复杂性（与私人硬币协议相比），但共享纠缠导致了令人惊讶的现象，如"量子隐形传态“和"超密集编码”。“描述先前纠缠的能力的问题困扰着许多研究人员。在本文中，我们重新讨论了在纠缠辅助的量子信道上传输经典比特的问题。对于任何给定的错误概率，我们推导出一个新的，最佳的量子比特数的限制。所有已知的下限在有界错误纠缠辅助通信的设置是基于复杂的信息理论的论点。相比之下，我们的结果是来自第一原理，使用一个简单的线性代数技术。
2002-06-19 cs.CC 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
On the Role of Shared Entanglement
尽管在通信复杂性的背景下，共享随机性和共享纠缠之间有着明显的相似性，但我们对后者的理解不如前者。特别是，对于纽曼的著名定理没有已知的“纠缠模拟”，该定理说，解决任何通信问题所需的共享随机比特的数量在输入长度上至多可以是对数（即，使用多于O（logn）个共享随机位将不会降低最优解的复杂度）。在本文中，我们证明，这是不正确的纠缠。我们建立了一个广泛的紧密（多对数因子）纠缠与通信权衡关系的问题。低端是：对于任何t>2，将共享纠缠从log^t（n）减少到o（log^{t-2}（n））量子位可以几乎指数地增加解决问题所需的通信，从O（log^t（n））增加到Ω（\sqrt n）。高端是：对于任何\eps >0，将共享纠缠从n^{1- \eps }log（n）减少到o（n^{1- \eps }/log（n））可以将所需通信从O（n^{1-\eps }log（n））增加到Ω（n^{1- \eps /2}/log（n））。上限是通过协议，这是准确的，并在\e{simultaneous message passing model}的工作，而下限持有\e{bounded-error protocols}，即使在更强大的\e{model of 1-way communication}。我们的协议使用共享EPR对，而下限适用于任何类型的先前纠缠。我们基于一个强直积定理的通信复杂性的某一类关系问题的下界。我…
2006-08-22 cs.CC 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
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
Non-local games and communication complexity with noisy entanglement
Quantum Computing Research Centre（量子计算研究中心）；Hon Hai (Foxconn) Research Institute（鸿海（富士康）研究院）；Institute for Quantum Computing（量子计算研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
该研究分析四种噪声模型下非局域游戏与纠缠辅助通信复杂性，给出CHSH游戏值上界、并行重复定理等结果，证明带噪声与无噪声纠缠的通信复杂性分离及相关下界，回答了开放问题。
2026-09-07 quant-ph
Upper Bounds on the Distillable Randomness of Bipartite Quantum States
本文针对二分量子态可蒸馏随机性因正则化而难以计算的问题，提出新的经典关联度量并证明其可作为上界，进一步用半定规划高效计算这些上界，并以各向同性态为例进行验证。
2022-12-18 cs.IT math.IT quant-ph
Identifying Nonconvexity in the Sets of Limited-Dimension Quantum Correlations
量子理论被认为是非定域的，在这个意义上，分离的各方可以对共享的量子态进行测量，以获得相关的概率分布，如果各方只共享经典随机性，则无法实现。在这里，我们发现与共享量子态相容的分布集在某些充分限制的维度下既不是凸的，也不是经典分布的超集。我们研究了与尺寸约束相关的量子分布和与有限共享随机性相关的经典分布之间的关系。我们证明了在某些Bell情形下，量子关联对于某些有限维是凸的，并且它们有时在实现局域分布时提供了维度优势。我们还考虑了是否存在Bell情形，其中量子关联的集合在有限维下永远不是凸的。
2016-03-01 quant-ph
A note on the power of quantum fingerprinting
在这篇短文中，我们改进和扩展了Yao的论文“On the power of quantum fingerprinting”，即用一个没有共享资源的量子同步消息协议来模拟一个经典的公共硬币同步消息协议。
2005-10-12 quant-ph
Experimental demonstration of genuine tripartite nonlocality under strict locality conditions
非定域性抓住了自然界中一个违反传统直觉的反直觉特征。最近的研究表明，我们的物理世界的非定域性至少是三方面的;即，自然界中真正的三分非定域相关性不能被任何涉及二分非经典资源和无限共享随机性的因果理论所再现。在这里，通过允许公平的采样假设和后选择，我们实验证明了这种真正的三方非局域性在严格的局域性约束下的网络中，确保类空分离所有相关的事件，并采用快速量子随机数发生器和高速偏振测量。特别是，对于光子量子三角形网络，我们观察到一个局部漏洞的贝尔型不等式的7.57标准偏差的postselected三分格林伯格-霍恩-蔡林格态的保真度$(93.13 \pm 0.24)\%$，这令人信服地反驳了模拟真正的三分非局部性的可能性，由二分非局部资源与全球共享的随机性。
2022-08-03 quant-ph
Certifying the Classical Simulation Cost of a Quantum Channel
量子信息科学的一个基本目标是确定模拟特定量子系统的经典资源的成本。经典的模拟成本量化的信令尺寸，它指定的最小量的经典通信需要完美地模拟信道的输入输出相关性时，无限共享的随机性之间的编码器和解码器。本文提供了一组独立于设备的测试，这些测试对通道的信令维度设置了下限和上限。其中，一个单一的家庭的测试，以确定当一个嘈杂的经典信道可以模拟使用的通信量严格小于其输入或输出字母表的大小。此外，一个家庭的八个贝尔不等式，完全表征时，任何四个结果的测量通道，如贝尔测量，可以模拟使用一个通信位和共享的随机性。最后，我们在$d$维度中约束所有部分信道的信令维度。边界被发现是紧的擦除通道的特殊情况下。
2021-02-24 quant-ph
Against identification of contextuality with violation of the Bell inequalities: lessons from theory of randomness
语境性是当今量子基础，特别是量子信息理论基础中最热门的话题。这一概念的特点是方法和解释的巨大差异。语境研究的最强趋势之一是将语境与违反贝尔不等式联系起来。我们称这种情境性为{ \it Bell test contextuality}（BTC）。在本说明中，我们批评了BTC方法。它可以与试图通过随机性测试（或一批测试，如NIST测试）来识别复杂且理论上不平凡的随机性概念进行比较。考虑到所有的实验条件（上下文），我们对{ \it Bohr contextuality}进行了验证。在最简单的情况下，可观测$A$的测量上下文被简化为与兼容的可观测$B.$的联合测量。我们称之为{ \it联合测量上下文}（JMC）。虽然JMC是基于反事实的使用，通过考虑它在一般玻尔的框架，它是可能的处理JMC的物理基础。我们建议（类似于随机性）用Bell检验在实验数据中证明JMC，但只证明而不减少。
2021-12-23 math.PR quant-ph
