Certificazione sperimentale delle correlazioni Bell multipartite usando solo correlazioni simmetriche a pochi corpi

Abstract degli autori

Certificare correlazioni di Bell in sistemi quantistici multipartiti sempre più grandi è difficile, perché le disuguaglianze di Bell convenzionali si basano su correlazioni a molti corpi, la cui stima diventa impegnativa dal punto di vista sperimentale all’aumentare delle dimensioni del sistema. Qui dimostriamo che è possibile certificare correlazioni di Bell multipartite usando correlazioni invarianti per permutazioni (PI) a pochi corpi, con un ordine massimo di correlazione fissato. Verifichiamo sperimentalmente testimoni di correlazione di Bell PI a pochi corpi, concepiti per stati di Dicke postselezionati a sei e otto fotoni. Si è riscontrato che l’aggiunta di alcune correlazioni a quattro corpi aumenta notevolmente la tolleranza al rumore rispetto ai testimoni a due corpi studiati in precedenza: per esempio, per sei qubit, il testimone selezionato tollera una frazione di rumore bianco pari a $p_c\approx0.301$, rispetto a $p_c\approx0.048$ per la migliore disuguaglianza PI a due corpi con le stesse due impostazioni per ciascuna parte. Per sei e otto fotoni, rispettivamente, osserviamo violazioni dei limiti del testimone pari a $32$ e $8.9$ deviazioni standard, ottenute con stati di polarizzazione postselezionati aventi fedeltà pari a $0.933(4)$ e $0.916(11)$ rispetto ai corrispondenti stati di Dicke a metà eccitazione. I testimoni per i casi a sei e otto fotoni usano le stesse correlazioni simmetriche a due e quattro corpi, con coefficienti diversi. Questi risultati dimostrano un approccio accessibile sperimentalmente per certificare correlazioni di Bell multipartite in sistemi più grandi, senza richiedere misure di correlazione che coinvolgano tutti i corpi.