| Project/Area Number |
17K05579
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
Ishizaka Satoshi 広島大学, 先進理工系科学研究科(総), 教授 (10443631)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
畠中 憲之 広島大学, 先進理工系科学研究科(総), 教授 (70363009)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 量子相関 / 量子非局所性 / ベル不等式 / 自己テスト / チレルソン限界 / 量子不確定性 / device-independent / 量子エンタングルメント / 量子相関限界 / エンタングルメント / 物性基礎論 / 量子情報 |
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| Outline of Final Research Achievements |
The outcomes of measurements on entangled quantum states are correlated in a novel way such that it violates Bell's inequality. However, the analytical criterion for identifying the boundaries between quantum and postquantum correlations has not yet been given, even in the simplest Bell scenario. We succeeded to obtain a plausible, analytical, necessary and sufficient condition ensuring that a nonlocal quantum correlation in the simplest scenario is an extremal boundary point. Extensive numerical calculations strongly support this conjectured criterion. Moreover, we suggested that the extremality is possibly certified by only verifying whether the CHSH violation exceeds a certain threshold. We also constructed self-testing protocols, which is superior in that, by using this as a building block and repeatedly adding measurements, a realization with an arbitrary number of measurements can be self-tested.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
量子相関限界を規定している基本的な物理原理を探すための研究が近年活発に行われているが、量子相関限界を同定するための解析的条件が得られていないことが深刻な問題の一つとなっていた。厳密な数学的証明には至っていないものの、解析的条件の導出は数十年に渡る未解決問題であり、数値的に妥当な解析的条件の導出に成功した学術的意義は大きいと考えている。また、自己テストプロトコルは、デバイスの詳細に依存しない量子情報処理の中核技術の一つであり、量子暗号通信や真性乱数発生などの応用にとって重要である。複雑な量子系を系統的に自己テストする方法を与えるプロトコルが構築できたことは、応用上の意義が大きいと考えている。
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