量子物理学：量子系の古典的命令

量子計算と量子暗号のいずれにおいても、不完全にモデル化された系、つまり「信頼できない」系とユーザーが相互作用する状況が存在する。そのため、系が指示通りにふるまっているかどうかを明らかにするテストを考案するのは、基礎的にも実用上も興味深い。1969年にクラウザー、ホーン、シモニー、ホルトは、量子力学系ではパスするが、古典物理学に制限された系ではパスしないテスト方法を考案した。今回我々は、このテスト方法を大きな量子系の特性評価が可能となるように拡張する。我々は、初期状態を決定し、希望する動力学に従って系が発展するよう古典的に命令を下すスキームについて示す。このスキームでは、二者間系は2つのブラックボックスとして扱われ、ブラックボックスの内部の働きについては、量子物理学に従うこと以外は何も仮定していない。このスキームの機能を損なうように対象となる量子系を意図的に設計したとしても、このスキームは機能し、どのような間違ったふるまいも検出される。我々のスキームは、量子コンピューターだと主張しているコンピューターが真に量子的かどうかの検証にも応用できる。さらにこれは、「信頼できない」デバイスを使い、量子物理学の妥当性に基づいて安全な共有ランダム鍵を形成するという、量子暗号の目標の1つに向けた進展でもある。

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