1Instituut voor Quantum Optica en Quantum Informatie (IQOQI) Wenen, Oostenrijkse Academie van Wetenschappen, Boltzmanngasse 3, 1090 Wenen, AT
2Afdeling Wiskunde, Universiteit van York, Heslington, York, YO10 5DD, VK
Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.
Abstract
Causale structuren geven ons een manier om de oorsprong van waargenomen correlaties te begrijpen. Deze zijn ontwikkeld voor klassieke scenario's, maar kwantummechanische experimenten vereisen hun generalisatie. Hier bestuderen we causale structuren in een breed scala van theorieën, waaronder zowel de kwantum- en klassieke theorie als speciale gevallen. We stellen een methode voor om verschillen tussen dergelijke theorieën te analyseren op basis van de zogenaamde meetentropie. We passen deze methode toe op verschillende causale structuren, waardoor nieuwe relaties worden afgeleid die klassieke, kwantum- en meer algemene theorieën binnen deze causale structuren scheiden. De beperkingen die we afleiden voor de meest algemene theorieën zijn in zekere zin minimale vereisten voor een causale verklaring in deze scenario's. Daarnaast leveren we verschillende technische bijdragen die inzicht geven in de entropische analyse van kwantum-causale structuren. We bewijzen met name dat voor elke causale structuur en voor elke gegeneraliseerde probabilistische theorie, de set van haalbare entropievectoren een convexe kegel vormen.
Populaire samenvatting
In dit werk beschouwen we aangepaste noties van oorzakelijk verband binnen een brede klasse van theorieën (gegeneraliseerde probabilistische theorieën) die klassieke en kwantumtheorie als speciale gevallen omvatten, maar ook theorieën waarvan de correlaties 'spookachtiger' zijn dan die in de kwantummechanica. We laten zien hoe we causale beperkingen binnen dergelijke theorieën kunnen afleiden en onze techniek kunnen toepassen op verschillende causale structuren. Door causatie te bestuderen in de meest algemene post-kwantumtheorie, leiden we beperkingen op die moeten gelden voor alle causale verklaringen van correlaties, en kunnen dus worden begrepen als minimale vereisten voor causaliteit zelf. Bovendien biedt het vergelijken van algemene beperkingen met die in de kwantumtheorie een manier om te onderzoeken wat er zo speciaal is aan de kwantummechanica.
► BibTeX-gegevens
► Referenties
[1] JS Bell. Over de paradox van Einstein Podolsky Rosen. Physics, 1 (3): 195 - 200, 1964. ISSN 01923188. 10.1002 / prop.19800281202.
https: / / doi.org/ 10.1002 / prop.19800281202
[2] CJ Wood en RW Spekkens. De les van causale ontdekkingsalgoritmen voor kwantumcorrelaties: causale verklaringen van Bell-ongelijkheidsschendingen vereisen een verfijning. New Journal of Physics, 17 (3): 033002, 2015. ISSN 1367-2630. 10.1088 / â € <1367-2630 / â € <17 / â € <3 / â € <033002.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/3/033002
[3] M. Pawlowski, T. Paterek, D. Kaszlikowski, V. Scarani, A. Winter en M. Zukowski. Informatie-causaliteit als een fysiek principe. Nature, 461 (7267): 1101 - 1104, 2009. ISSN 0028-0836. 10.1038 / â € <nature08400.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08400
[4] SW Al-Safi en AJ Short. Informatie-causaliteit vanuit een entropisch en een probabilistisch perspectief. Physical Review A, 84 (4): 042323, 2011. ISSN 1050-2947. 10.1103 / â € <PhysRevA.84.042323.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.042323
[5] JF Clauser, MA Horne, A. Shimony en RA Holt. Voorgesteld experiment om lokale theorieën over verborgen variabelen te testen. Physical Review Letters, 23 (15): 880 - 884, 1969. ISSN 0031-9007. 10.1103 / â € <PhysRevLett.23.880.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880
[6] DM Greenberger, MA Horne en A. Zeilinger. Verder gaan dan de stelling van Bell. In M. Kafatos, redacteur, Bell's Theorem, Quantum Mechanics and Conceptions of the Universe, pagina's 69-72. Kluwer Academic, Dordrecht, Nederland, 1989. 10.1007 / 978-94-017-0849-4.
https://doi.org/10.1007/978-94-017-0849-4
[7] T. Fritz. De stelling van Bell voorbij: correlatiescenario's. New Journal of Physics, 14 (10): 103001, 2012. ISSN 1367-2630. 10.1088 / 1367-2630 / 14/10/103001.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/14/10/103001
[8] T. Fritz en R. Chaves. Entropische ongelijkheden en marginale problemen. IEEE-transacties op informatietheorie, 59 (2): 803 - 817, 2013. ISSN 0018-9448. 10.1109 / â € <TIT.2012.2222863.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2012.2222863
[9] R. Chaves, C. Majenz en D. Gross. Informatietheoretische implicaties van kwantum-causale structuren. Nature communications, 6: 5766, 2015. ISSN 2041-1723. 10.1038 / â € <ncomms6766.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms6766
[10] M. Weilenmann en R. Colbeck. Niet-Shannon-ongelijkheden in de entropievectorbenadering van causale structuren. Quantum, 2, 2018. 10.22331 / q-2018-03-14-57.
https://doi.org/10.22331/q-2018-03-14-57
[11] E. Wolfe, RW Spekkens en T. Fritz. De inflatietechniek voor causale inferentie met latente variabelen. Journal of Causal Inference, 2016. 10.1515 / â € ‹jci-2017-0020.
https: / ⠀ </ ⠀ <doi.org/†<10.1515 / ⠀ <JCI-2017-0020
[12] BS Tsirelson. Quantum generalisaties van Bell's ongelijkheid. Letters in Mathematical Physics, 4 (2): 93-100, 1980. ISSN 1573-0530. 10.1007 / BF00417500.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF00417500
[13] T. Van Himbeeck, J. Bohr Brask, S. Pironio, R. Ramanathan, AB Sainz en E. Wolfe. Kwantumovertredingen in het Instrumentale scenario en hun relaties met het Bell-scenario. Quantum, 3: 186, 2019. ISSN 2521-327X. 10.22331 / â € <q-2019-09-16-186.
https://doi.org/10.22331/q-2019-09-16-186
[14] J. Henson, R. Lal en MF Pusey. Theorie-onafhankelijke limieten voor correlaties van gegeneraliseerde Bayesiaanse netwerken. New Journal of Physics, 16 (11): 113043, 2014. ISSN 1367-2630. 10.1088 / â € <1367-2630 / â € <16 / â € <11 / â € <113043.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/11/113043
[15] R. Chaves en C. Budroni. Entropische niet-signaalcorrelaties. Physical Review Letters, 116 (24): 240501, 2016. ISSN 0031-9007. 10.1103 / â € <PhysRevLett.116.240501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.240501
[16] AJ Short en J. Barrett. Sterke nonlocality: een wisselwerking tussen staten en metingen. New Journal of Physics, 12 (3): 033034, 2010. ISSN 1367-2630. 10.1088 / â € <1367-2630 / â € <12 / â € <3 / â € <033034.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/3/033034
[17] H. Barnum, J. Barrett, LO Clark, M. Leifer, R. Spekkens, N. Stepanik, A. Wilce en R. Wilke. Entropie en causaliteit van informatie in algemene probabilistische theorieën. New Journal of Physics, 12 (3): 033024, 2010. ISSN 1367-2630. 10.1088 / â € <1367-2630 / â € <12 / â € <3 / â € <033024.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/3/033024
[18] SL Braunstein en CM grotten. Informatietheoretische Bell-ongelijkheden. Physical Review Letters, 61 (6): 662 - 665, 1988. ISSN 0031-9007. 10.1103 / â € <PhysRevLett.61.662.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.61.662
[19] B. Steudel en N. Ay. Informatie-theoretische gevolgtrekking van gemeenschappelijke voorouders. Entropy, 17 (4): 2304 - 2327, 2015. ISSN 1099-4300. 10.3390 / â € <e17042304.
https: / / doi.org/ 10.3390 / e17042304
[20] R. Chaves en T. Fritz. Entropische benadering van lokaal realisme en noncontextualiteit. Physical Review A, 85 (3): 032113, 2012. ISSN 1050-2947. 10.1103 / â € <PhysRevA.85.032113.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.032113
[21] J. Pienaar. Welke causale structuren kunnen een kwantumâ € “klassieke kloof ondersteunen? New Journal of Physics, 19 (4): 043021, 2017. 10.1088 / â € ‹1367-2630 / â €‹ aa673e.
https: / ⠀ </ ⠀ <doi.org/†<10.1088 / ⠀ <1367-2630 / ⠀ <aa673e
[22] M. Weilenmann en R. Colbeck. Oorzaken analyseren met entropie. Proceedings of the Royal Society A, 473 (2207), 2017. 10.1098 / â € ‹rspa.2017.0483.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2017.0483
[23] AJ Kort en S. Wehner. Entropie in algemene fysische theorieën. Nieuw Journal of Physics, 12 (3): 033023, 2010. ISSN 1367-2630. 10.1088/1367-263
0/12/3/033023.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/3/033023
[24] Z. Zhang en RW Yeung. Een voorwaardelijke ongelijkheid van het Shannon-type van informatiehoeveelheden. IEEE-transacties op informatietheorie, 43 (6): 1982 - 1986, 1997. ISSN 00189448. 10.1109 / â € ‹18.641561.
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.641561
[25] J. Barrett. Informatieverwerking in algemene probabilistische theorieën. Physical Review A, 75 (3): 032304, 2007. ISSN 1050-2947. 10.1103 / â € <PhysRevA.75.032304.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.032304
[26] HP Williams. Fourier's methode van lineair programmeren en zijn dubbele. The American Mathematical Monthly, 93 (9): 681–695, 1986. 10.2307 / 2322281.
https: / / doi.org/ 10.2307 / 2322281
[27] D. Monniaux. Kwantificering eliminatie door luie modelbepaling. In internationale conferentie over computerondersteunde verificatie, pagina's 585 - 599. Springer, 2010. 10.1007 / 978-3-642-14295-6_51.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-14295-6_51
[28] J. Cadney en N. Linden. Metingentropie in gegeneraliseerde niet-signalerende theorie kan bipartiete niet-lokaliteit niet detecteren. Physical Review A, 86 (5): 052103, 2012. ISSN 1050-2947. 10.1103 / â € <PhysRevA.86.052103.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.052103
[29] M. Weilenmann en R. Colbeck. Onvermogen van de entropievectormethode om niet-klassiekheid in lijnachtige causale structuren te certificeren. Physical Review A, 94: 042112, 2016. 10.1103 / PhysRevA.94.042112.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.042112
[30] N. Pippenger. De ongelijkheden van de kwantuminformatietheorie. IEEE-transacties op informatietheorie, 49 (4): 773 - 789, 2003. 10.1109 / â € ‹TIT.2003.809569.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2003.809569
[31] J. Pearl. Over de testbaarheid van causale modellen met latente en instrumentele variabelen. In Proceedings van de elfde conferentie over onzekerheid in kunstmatige intelligentie, pagina's 435 - 443. Morgan Kaufmann Publishers Inc., 1995. 10.5555 / 2074158.2074208.
https: / / doi.org/ 10.5555 / 2074158.2074208
[32] R. Chaves, G. Carvacho, I. Agresti, V. Di Giulio, L. Aolita, S. Giacomini en F. Sciarrino. Kwantumovertreding van een instrumentele test. Nature Physics, 14 (3): 291, 2018. 10.1038 / s41567-017-0008-5.
https://doi.org/10.1038/s41567-017-0008-5
[33] R. Chaves, L. Luft, T. Maciel, D. Gross, D. Janzing en B. Schölkopf. Latente structuren afleiden via ongelijkheden in informatie. In Proceedings van de 30e conferentie over onzekerheid in kunstmatige intelligentie, pagina's 112 - 121, Corvallis, Oregon, 2014. AUAI Press. 10.5555 / â € <3020751.3020764.
https: / / doi.org/ 10.5555 / 3020751.3020764
[34] M. Weilenmann. Kwantum causale structuur en kwantum thermodynamica. Proefschrift, Universiteit van York, 2017. Ook beschikbaar als arXiv: 1807.06345.
arXiv: 1807.06345
[35] M. Navascues en E. Wolfe. De inflatietechniek lost het klassieke inferentieprobleem volledig op. e-print arXiv: 1707.06476, 2017.
arXiv: 1707.06476
[36] C. Branciard, N. Gisin en S. Pironio. Karakterisering van de niet-lokale correlaties die zijn gecreëerd via verwikkeling verwisseling. Physical Review Letters, 104 (17): 170401, 2010. ISSN 1079-7114. 10.1103 / â € <PhysRevLett.104.170401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.170401
[37] C. Branciard, D. Rosset, N. Gisin en S. Pironio. Bilocal versus nonbilocal correlaties in experimenten met verstrengeling ruilen. Physical Review A, 85 (3): 032119, 2012. ISSN 1050-2947. 10.1103 / â € <PhysRevA.85.032119.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.032119
[38] CH Bennett, G. Brassard, C. Crà © peau, R. Jozsa, A. Peres, en WK Wootters. Teleporteren van een onbekende kwantumtoestand via dubbele klassieke en Einstein-Podolsky-Rosen-kanalen. Physical Review Letters, 70 (13): 1895 - 1899, 1993. ISSN 0031-9007. 10.1103 / â € <PhysRevLett.70.1895.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895
[39] H.-J. Briegel, W. Dür, JI Cirac en P. Zoller. Quantumrepeaters: de rol van imperfecte lokale operaties in kwantumcommunicatie. Physical Review Letters, 81 (26): 5932 - 5935, 1998. ISSN 0031-9007. 10.1103 / ⠀ <PhysRevLett.81.5932.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.5932
[40] M. Zukowski, A. Zeilinger, MA Horne en A. Ekert. "Event-ready-detectors" Bell experimenteert door middel van verstrengeling. Physical Review Letters, 71 (26): 4287–4290, 1993. ISSN 1079-7114. 10.1103 / PhysRevLett.71.4287.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.4287
[41] N. Gisin. De elegante gezamenlijke kwantummeting en enkele vermoedens over de N-plaats in de driehoek en andere configuraties. e-print arXiv: 1708.05556, 2017.
arXiv: 1708.05556
[42] R. Chaves. Entropische ongelijkheden als een noodzakelijke en voldoende voorwaarde voor noncontextualiteit en lokaliteit. Physical Review A, 87 (2): 022102, 2013. ISSN 1050-2947. 10.1103 / â € <PhysRevA.87.022102.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.022102
[43] V. Vilasini en R. Colbeck. Over de toereikendheid van entropische ongelijkheden voor het detecteren van niet-classiciteit in de causale structuur van Bell. e-print arXiv: 1912.01031, 2019.
arXiv: 1912.01031
[44] O. Klein. Zur quantenmechanischen Begründung des zweiten Hauptsatzes der Wärmelehre. Zeitschrift für Physik, 72 (11): 767 - 775, 1931. ISSN 0044-3328. 10.1007 / â € <BF01341997.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01341997
Geciteerd door
[1] V. Vilasini en Roger Colbeck, "Analyse van causale structuren met behulp van Tsallis-entropieën", Fysieke beoordeling A 100 6, 062108 (2019).
Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2020-02-27 12:15:38). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.
Kon niet ophalen Door Crossref geciteerde gegevens tijdens laatste poging 2020-02-27 12:15:36: kon niet geciteerde gegevens voor 10.22331 / q-2020-02-27-236 niet ophalen van Crossref. Dit is normaal als de DOI recent is geregistreerd.
Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.
