Publications

2024

Journal articles

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Hippolyte Dourdent, Alastair A. Abbott, Ivan Šupić, Cyril Branciard. Network-Device-Independent Certification of Causal Nonseparability. Quantum, 2024, 8, pp.1-24. ⟨10.22331/q-2024-10-30-1514⟩. ⟨hal-04193227v2⟩

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Yanglin Hu, Maximilian Lock, Mischa Woods. On the feasibility of detecting quantum delocalization effects on relativistic time dilation in optical clocks. Quantum Science and Technology, 2024, 9, pp.045052. ⟨10.1088/2058-9565/ad752c⟩. ⟨hal-04235647v2⟩

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Vilasini Venkatesh, Renato Renner. Embedding cyclic information-theoretic structures in acyclic space-times: No-go results for indefinite causality. Physical Review A, 2024, 110 (2), pp.022227. ⟨10.1103/PhysRevA.110.022227⟩. ⟨hal-04720652⟩

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Peter Brown, Hamza Fawzi, Omar Fawzi. Device-independent lower bounds on the conditional von Neumann entropy. Quantum, 2024, 8, pp.1445. ⟨10.22331/q-2024-08-27-1445⟩. ⟨hal-03581631⟩

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Vilasini Venkatesh, Renato Renner. Fundamental Limits for Realizing Quantum Processes in Spacetime. Physical Review Letters, 2024, 133 (8), pp.080201. ⟨10.1103/PhysRevLett.133.080201⟩. ⟨hal-04676775⟩

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Dylan Harley, Ishaun Datta, Frederik Ravn Klausen, Andreas Bluhm, Daniel Stilck Franca, et al.. Going beyond gadgets: the importance of scalability for analogue quantum simulators. Nature Communications, 2024, 15 (1), pp.6527. ⟨10.1038/s41467-024-50744-9⟩. ⟨hal-04672149⟩

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Alastair A. Abbott, Mehdi Mhalla, Pierre Pocreau. Quantum query complexity of Boolean functions under indefinite causal order. Physical Review Research, 2024, 6 (3), pp.L032020. ⟨10.1103/PhysRevResearch.6.L032020⟩. ⟨hal-04672768⟩

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Raphaël Mothe, Cyril Branciard, Alastair A. Abbott. Reassessing the advantage of indefinite causal orders for quantum metrology. Physical Review A, 2024, 109 (6), pp.062435. ⟨10.1103/PhysRevA.109.062435⟩. ⟨hal-04360267v2⟩

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Alastair A. Abbott, Mehdi Mhalla, Pierre Pocreau. Improving social welfare in non-cooperative games with different types of quantum resources. Quantum, 2024, 8, pp.1376. ⟨10.22331/q-2024-06-17-1376⟩. ⟨hal-03839608v2⟩

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Guillaume Aubrun, Kenneth Davidson, Alexander Müller-Hermes, Vern Paulsen, Mizanur Rahaman. Completely bounded norms of k-positive maps. Journal of the London Mathematical Society, 2024, 109 (6), pp.e12936. ⟨10.1112/jlms.12936⟩. ⟨hal-04454872v2⟩

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Amélie Piveteau, Alastair A. Abbott, Sadiq Muhammad, Mohamed Bourennane, Armin Tavakoli. Weak entanglement improves quantum communication using only product measurements. Physical Review Applied, 2024, 21, pp.034053. ⟨10.1103/PhysRevApplied.21.034053⟩. ⟨hal-04029621v2⟩

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David Kribs, Jeremy Levick, Rajesh Pereira, Mizanur Rahaman. Operator algebra generalization of a theorem of Watrous and mixed unitary quantum channels. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 2024, 57, pp.115303. ⟨10.1088/1751-8121/ad2cb0⟩. ⟨hal-04390457⟩

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Daniel Stilck Franca, Liubov A. Markovich, V. V. Dobrovitski, Albert H. Werner, Johannes Borregaard. Efficient and robust estimation of many-qubit Hamiltonians. Nature Communications, 2024, 15 (311), ⟨10.1038/s41467-023-44012-5⟩. ⟨hal-03675783v2⟩

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Cambyse Rouzé, Daniel Stilck França. Learning quantum many-body systems from a few copies. Quantum, 2024, 8, pp.1319. ⟨10.22331/q-2024-04-30-1319⟩. ⟨hal-04622145⟩

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Hamza Fawzi, Omar Fawzi, Samuel O Scalet. Certified algorithms for equilibrium states of local quantum Hamiltonians. Nature Communications, 2024, 15 (1), pp.7394. ⟨10.1038/s41467-024-51592-3⟩. ⟨hal-04682901⟩

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Guillaume Aubrun, Alexander Müller-Hermes, Martin Plávala. Monogamy of entanglement between cones. Mathematische Annalen, 2024, ⟨10.1007/s00208-024-02935-4⟩. ⟨hal-03720803⟩

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Hamza Fawzi, Omar Fawzi, Samuel Scalet. Entropy constraints for ground energy optimization. Journal of Mathematical Physics, 2024, 65 (3), pp.032201. ⟨10.1063/5.0159108⟩. ⟨hal-04682903⟩

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Preprints, Working Papers, …

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Li Gao, Mizanur Rahaman. Generalized Stein’s lemma and asymptotic equipartition property for subalgebra entropies. 2024. ⟨hal-04390449⟩

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Emily Beatty, Daniel Stilck França. Order p quantum Wasserstein distances from couplings. 2024. ⟨hal-04479963⟩

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Dylan Harley, Ishaun Datta, Frederik Ravn Klausen, Andreas Bluhm, Daniel Stilck Franca, et al.. Going Beyond Gadgets: The Importance of Scalability for Analogue Quantum Simulators. 2024. ⟨hal-04386725⟩

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Guoming Wang, Daniel Stilck França, Gumaro Rendon, Peter Johnson. Faster ground state energy estimation on early fault-tolerant quantum computers via rejection sampling. 2024. ⟨hal-04386720⟩

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Mischa Woods. Quantum Frequential Computing: a quadratic run time advantage for all algorithms. 2024. ⟨hal-04529846⟩

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Guillaume Aubrun, Alexander Müller-Hermes. Limit formulas for norms of tensor power operators. 2024. ⟨hal-04778166⟩

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Maarten Grothus, Vilasini Venkatesh. Characterizing Signalling: Connections between Causal Inference and Space-time Geometry. 2024. ⟨hal-04720646⟩

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Tristan Le Roy-Deloison, Edwin Peter Lobo, Jef Pauwels, Stefano Pironio. Device-independent quantum key distribution based on routed Bell tests. 2024. ⟨hal-04595717⟩

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2023

Journal articles

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Bernardino Romera-Paredes, Mohammadamin Barekatain, Alexander Novikov, Matej Balog, M. Pawan Kumar, et al.. Mathematical discoveries from program search with large language models. Nature, 2023, 625 (7995), pp.468-475. ⟨10.1038/s41586-023-06924-6⟩. ⟨hal-04682926⟩

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Philippe Faist, Mischa P Woods, Victor V Albert, Joseph M Renes, Jens Eisert, et al.. Time-Energy Uncertainty Relation for Noisy Quantum Metrology. PRX Quantum, 2023, 4 (4), pp.040336. ⟨10.1103/prxquantum.4.040336⟩. ⟨hal-04396809⟩

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Guoming Wang, Daniel Stilck Franca, Ruizhe Zhang, Shuchen Zhu, Peter Johnson. Quantum algorithm for ground state energy estimation using circuit depth with exponentially improved dependence on precision. Quantum, 2023, 7, pp.1167. ⟨10.22331/q-2023-11-06-1167⟩. ⟨hal-04280243⟩

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Omar Fawzi, Nicolas Flammarion, Aurélien Garivier, Aadil Oufkir. On Adaptivity in Quantum Testing. Transactions on Machine Learning Research Journal, 2023, pp.1-33. ⟨hal-04107265⟩

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Christoph Hirche, Cambyse Rouzé, Daniel Stilck França. Quantum Differential Privacy: An Information Theory Perspective. IEEE Transactions on Information Theory, 2023, 69 (9), pp.5771-5787. ⟨10.1109/TIT.2023.3272904⟩. ⟨hal-04386711⟩

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Hamza Fawzi, Omar Fawzi, Samuel O. Scalet. A subpolynomial-time algorithm for the free energy of one-dimensional quantum systems in the thermodynamic limit. Quantum, 2023, 7, pp.1011. ⟨10.22331/q-2023-05-22-1011⟩. ⟨hal-04388201⟩

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Marco Fellous-Asiani, Raphaël Mothe, Léa Bresque, Hippolyte Dourdent, Patrice A. Camati, et al.. Comparing the quantum switch and its simulations with energetically constrained operations. Physical Review Research, 2023, 5 (2), pp.023111. ⟨10.1103/PhysRevResearch.5.023111⟩. ⟨hal-03752878v2⟩

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Giacomo de Palma, Milad Marvian, Cambyse Rouzé, Daniel Stilck Franca. Limitations of variational quantum algorithms: a quantum optimal transport approach. PRX Quantum, 2023, 4, pp.010309. ⟨10.1103/PRXQuantum.4.010309⟩. ⟨hal-03675790v2⟩

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Omar Fawzi, Paul Fermé. Multiple-Access Channel Coding with Non-Signaling Correlations. IEEE Transactions on Information Theory, 2023, pp.1-51. ⟨10.1109/TIT.2023.3301719⟩. ⟨hal-04206096⟩

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Ephraim Bernhardt, Cyril Elouard, Karyn Le Hur, Karyn Le Hur. A topologically protected quantum dynamo effect in a driven spin-boson model. Physical Review A, 2023, 107 (2), pp.022219. ⟨10.1103/PhysRevA.107.022219⟩. ⟨hal-03762951⟩

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Giulio Chiribella, Kenneth R. Davidson, Vern I. Paulsen, Mizanur Rahaman. Counterexamples to the extendibility of positive unital norm-one maps. Linear Algebra and its Applications, 2023, 663, pp.102-115. ⟨10.1016/j.laa.2023.01.003⟩. ⟨hal-03659614⟩

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Mischa P. Woods, Michał Horodecki. Autonomous quantum devices: When are they realizable without additional thermodynamic costs?. Physical Review X, 2023, 13, pp.011016. ⟨10.1103/PhysRevX.13.011016⟩. ⟨hal-03945842⟩

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Maria Maffei, Cyril Elouard, Bruno Goes, Benjamin Huard, Andrew Jordan, et al.. Anomalous energy exchanges and Wigner function negativities in a single qubit gate. Physical Review A, 2023, 107 (2), pp.023710. ⟨10.1103/PhysRevA.107.023710⟩. ⟨hal-03833031⟩

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Xiangjing Liu, Qian Chen, Oscar Dahlsten. Inferring the arrow of time in quantum spatiotemporal correlations. Physical Review A, 2023, 109 (3), pp.032219. ⟨10.1103/PhysRevA.109.032219⟩. ⟨hal-04394867⟩

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Conference papers

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Alastair A. Abbott, Mehdi Mhalla, Pierre Pocreau. Improving social welfare in non-cooperative games with different types of quantum resources. CEQIP 2023 – 18th Central European Quantum Information Processing Workshop, Sep 2023, Smolenice, Slovakia. pp.1-27, ⟨10.48550/arXiv.2211.01687⟩. ⟨hal-04283987⟩

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Alastair A. Abbott, Mehdi Mhalla, Pierre Pocreau. Quantum Query Complexity of Boolean Functions under Indefinite Causal Order. QPL2023, Jul 2023, Paris, France. ⟨10.48550/arXiv.2307.10285⟩. ⟨hal-04169582v2⟩

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Omar Fawzi, Nicolas Flammarion, Aurélien Garivier, Aadil Oufkir. Quantum Channel Certification with Incoherent Strategies. COLT 23 – 36th Annual Conference on Learning Theory, Jul 2023, Bangalore, India. pp.1-58. ⟨hal-04147856⟩

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Masaaki Tokieda, Cyril Elouard, Alain Sarlette, Pierre Rouchon. Complete Positivity Violation in Higher-order Quantum Adiabatic Elimination. IFAC 2023 – 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control, Jul 2023, Yokohama, Japan. pp.1333-1338, ⟨10.1016/j.ifacol.2023.10.1779⟩. ⟨hal-04379080⟩

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Aadil Oufkir. Sample-Optimal Quantum Process Tomography with non-adaptive Incoherent Measurements. ISIT 2023 – IEEE International Symposium on Information Theory, Jun 2023, Taipei, Taiwan. pp.1919-1924, ⟨10.1109/ISIT54713.2023.10206538⟩. ⟨hal-04081990⟩

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Hamza Fawzi, Omar Fawzi, Samuel O. Scalet. A subpolynomial-time algorithm for the free energy of one-dimensional quantum systems in the thermodynamic limit. ITCS 2023 – Innovations in Theoretical Computer Science, Jan 2023, Boston, United States. pp.1-33. ⟨hal-03852131⟩

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Special issue

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Alastair A. Abbott, Cezar Câmpeanu, Ludwig Staiger, Marius Zimand. Frontiers of Computability, Randomness, and Complexity (dedicated to the 70th birthday of Professor Cristian Calude). Theoretical Computer Science, 952, pp.1-3, 2023, ⟨10.1016/j.tcs.2023.113819⟩. ⟨hal-04398646⟩

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Theses

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Paul Fermé. Approximation Algorithms for Channel Coding and Non-Signaling Correlations. Information Theory [cs.IT]. ENS de Lyon, 2023. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04391153⟩

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Aadil Oufkir. On Adaptivity in Classical and Quantum Learning. Data Structures and Algorithms [cs.DS]. Ecole normale supérieure de lyon – ENS LYON, 2023. English. ⟨NNT : 2023ENSL0037⟩. ⟨tel-04210763⟩

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Preprints, Working Papers, …

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Matthias Caro, Tom Gur, Cambyse Rouzé, Daniel Stilck Franca, Sathyawageeswar Subramanian. Information-theoretic generalization bounds for learning from quantum data. 2023. ⟨hal-04280232⟩

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Johannes Jakob Meyer, Sumeet Khatri, Daniel Stilck França, Jens Eisert, Philippe Faist. Quantum metrology in the finite-sample regime. 2023. ⟨hal-04280236⟩

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Arman Pour Tak Dost, Mischa P. Woods. Quantum advantages in timekeeping: dimensional advantage, entropic advantage and how to realise them via Berry phases and ultra-regular spontaneous emission. 2023. ⟨hal-04235603⟩

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Omar Fawzi, Paul Fermé. Broadcast Channel Coding: Algorithmic Aspects and Non-Signaling Assistance. 2023. ⟨hal-04232851⟩

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Emilio Onorati, Cambyse Rouzé, Daniel Stilck França, James D. Watson. Efficient learning of ground & thermal states within phases of matter. 2023. ⟨hal-03967015⟩

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Omar Fawzi, Aadil Oufkir, Daniel Stilck Franca. Lower Bounds on Learning Pauli Channels. 2023. ⟨hal-03953931⟩

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Cyril Elouard, Camille Lombard Latune. Extending the laws of thermodynamics for autonomous, arbitrary quantum systems. 2023. ⟨hal-03903204⟩

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Cambyse Rouzé, Daniel Stilck Franca. Efficient learning of the structure and parameters of local Pauli noise channels. 2023. ⟨hal-04386732⟩

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V. Vilasini, Mischa P. Woods. A general framework for consistent logical reasoning in Wigner’s friend scenarios: subjective perspectives of agents within a single quantum circuit. 2023. ⟨hal-03943362⟩

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Guillaume Aubrun, Jing Bai. Maximal exponent of the Lorentz cones. 2023. ⟨hal-04398595⟩

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Emilio Onorati, Cambyse Rouzé, Daniel Stilck Franca, James Watson. Provably Efficient Learning of Phases of Matter via Dissipative Evolutions. 2023. ⟨hal-04386728⟩

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Victor Gitton, Mischa P. Woods. On the system loophole of generalized noncontextuality. 2023. ⟨hal-03943341⟩

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Nouédyn Baspin, Omar Fawzi, Ala Shayeghi. A lower bound on the overhead of quantum error correction in low dimensions. 2023. ⟨hal-04023618⟩

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Omar Fawzi, Li Gao, Mizanur Rahaman. Asymptotic Equipartition Theorems in von Neumann algebras. 2023. ⟨hal-03931577⟩

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2022

Journal articles

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Guillaume Aubrun, Alexander Müller-Hermes. Annihilating Entanglement Between Cones. Communications in Mathematical Physics, 2022, ⟨10.1007/s00220-022-04621-5⟩. ⟨hal-03936297⟩

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Christoph Hirche, Cambyse Rouzé, Daniel Stilck França. On contraction coefficients, partial orders and approximation of capacities for quantum channels. Quantum, 2022, 6, pp.862. ⟨10.22331/q-2022-11-28-862⟩. ⟨hal-04386717⟩

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Omar Fawzi, Ala Shayeghi, Hoang Ta. A Hierarchy of Efficient Bounds on Quantum Capacities Exploiting Symmetry. IEEE Transactions on Information Theory, 2022, 68 (11), pp.7346-7360. ⟨10.1109/TIT.2022.3182101⟩. ⟨hal-03944150⟩

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Hippolyte Dourdent, Alastair A. Abbott, Nicolas Brunner, Ivan Šupić, Cyril Branciard. Semi-device-independent Certification of Causal Nonseparability with Trusted Quantum Inputs. Physical Review Letters, 2022, 129 (9), pp.090402. ⟨10.1103/PhysRevLett.129.090402⟩. ⟨hal-03330393v2⟩

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Marie Ioannou, Maria Ana Pereira, Davide Rusca, Fadri Grünenfelder, Alberto Boaron, et al.. Receiver-Device-Independent Quantum Key Distribution. Quantum, 2022, 6, pp.718. ⟨10.22331/q-2022-05-24-718⟩. ⟨hal-03251550v2⟩

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Daniel Stilck França, Raúl García-Patrón. A game of quantum advantage: linking verification and simulation. Quantum, 2022, 6, pp.753. ⟨10.22331/q-2022-06-30-753⟩. ⟨hal-03967168⟩

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Marie Ioannou, Pavel Sekatski, Alastair A. Abbott, Denis Rosset, Jean-Daniel Bancal, et al.. Receiver-device-independent quantum key distribution protocols. New Journal of Physics, 2022, 24 (6), pp.063006. ⟨10.1088/1367-2630/ac71bc⟩. ⟨hal-03441473v2⟩

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Conference papers

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Julien Devevey, Omar Fawzi, Alain Passelègue, Damien Stehlé. On Rejection Sampling in Lyubashevsky’s Signature Scheme. ASIACRYPT 2022 – 28th Annual International Conference on the Theory and Application of Cryptology and Information Security, Dec 2022, Taipei, Taiwan. ⟨hal-03911595⟩

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Tony Metger, Omar Fawzi, David Sutter, Renato Renner. Generalised entropy accumulation. 2022 IEEE 63rd Annual Symposium on Foundations of Computer Science (FOCS), Oct 2022, Denver, United States. ⟨10.1109/FOCS54457.2022.00085⟩. ⟨hal-03750961⟩

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Omar Fawzi, Paul Fermé. Beating the Sum-Rate Capacity of the Binary Adder Channel with Non-Signaling Correlations. ISIT 2022 – IEEE International Symposium on Information Theory, Jun 2022, Espoo, Finland. ⟨hal-03702410⟩

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Matthias Christandl, Omar Fawzi, Hoang Ta, Jeroen Zuiddam. Larger Corner-Free Sets from Combinatorial Degenerations. ITCS 2022 – 13th Innovations in Theoretical Computer Science Conference, Jan 2022, Berkeley, United States. pp.1-2410, ⟨10.4230/LIPIcs.ITCS.2022.48⟩. ⟨hal-03581653⟩

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Omar Fawzi, Alexander Müller-Hermes, Ala Shayeghi. A lower bound on the space overhead of fault-tolerant quantum computation. 13th Innovations in Theoretical Computer Science Conference (ITCS 2022), Jan 2022, Berkeley, United States. ⟨10.4230/LIPIcs.ITCS.2022.68⟩. ⟨hal-03581661⟩

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Lectures

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Rachel Cummings, Mathias Valla, Luca Nesterenko, Tamim El Ahmad, Mehrasa Ahmadipour, et al.. Privacy in Machine Learning. Doctoral. CIRM – Centre International de Rencontres Mathématiques, Marseille, France. 2022, pp.18. ⟨hal-04723548⟩

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Preprints, Working Papers, …

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Yihui Quek, Daniel Stilck França, Sumeet Khatri, Johannes Jakob Meyer, Jens Eisert. Exponentially tighter bounds on limitations of quantum error mitigation. 2022. ⟨hal-03903322⟩

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Masaaki Tokieda, Cyril Elouard, Alain Sarlette, Pierre Rouchon. Complete Positivity Violation in Higher-order Quantum Adiabatic Elimination. 2022. ⟨hal-03868312⟩

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Giulio Chiribella, Kenneth R. Davidson, Vern I. Paulsen, Mizanur Rahaman. Positive maps and entanglement in real Hilbert spaces. 2022. ⟨hal-03751162⟩

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Hamza Fawzi, Omar Fawzi. Semidefinite programming lower bounds on the squashed entanglement. 2022. ⟨hal-03750963⟩

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Philippe Faist, Mischa Woods, Victor Albert, Joseph Renes, Jens Eisert, et al.. Time-energy uncertainty relation for noisy quantum metrology. 2022. ⟨hal-03905420⟩

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2021

Conference papers

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Omar Fawzi, Nicolas Flammarion, Aurélien Garivier, Aadil Oufkir. Sequential Algorithms for Testing Closeness of Distributions. NeurIPS 2021, Dec 2021, Virtual, France. ⟨10.48550/arXiv.2205.06069⟩. ⟨hal-03481048⟩

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