1Füüsika osakond, Duke'i ülikool, Durham, Põhja-Carolina, USA 27708
2Kvantinfo ja kommunikatsiooni keskus, Ecole polytechnique de Bruxelles, CP 165, Université libre de Bruxelles, 1050 Brüssel, Belgia
Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.
Abstraktne
Käsitleme takerdumise abiga ühekordse klassikalise suhtluse probleemi. Nullvea režiimis võib takerdumine suurendada klassikalise kanalite perekonna ühekordset nullvea võimsust, järgides Cubitti jt strateegiat, Phys. Rev. Lett. 104, 230503 (2010). See strateegia kasutab Kochen-Speckeri teoreemi, mis on rakendatav ainult projektiivsete mõõtmiste puhul. Sellisena ei saa see strateegia mürarikaste olekute ja/või mõõtmiste režiimis võimsust suurendada. Üldise mürarohkete olukordade lahendamiseks uurime kindla arvu klassikaliste sõnumite saatmise ühekordset õnnestumise tõenäosust. Näitame, et ettevalmistuse kontekstuaalsus annab selle ülesande kvanteelise, suurendades ühekordse õnnestumise tõenäosust üle selle klassikalise maksimumi. Meie ravi ulatub kaugemale kui Cubitt et al. ja hõlmab näiteks eksperimentaalselt rakendatud protokolli Prevedel et al., Phys. Rev. Lett. 106, 110505 (2011). Seejärel näitame selle suhtlusülesande ja vastava mittelokaalse mängu kaardistamist. See kaardistamine üldistab seost pseudotelepaatia mängudega, mida varem märgiti nullvea korral. Lõpuks, pärast piirangu motiveerimist, mida me nimetame $tekstiit{kontekstist sõltumatu arvamine}$, näitame, et kontekstuaalsus, mida tunnistavad mürakindlad mittekontekstuaalsuse ebavõrdsused, mis on saadud artiklis R. Kunjwal, Quantum 4, 219 (2020), on piisav ühe- lasu õnnestumise tõenäosus. See annab nendele ebavõrdsustele ja sellega seotud hüpergraafi invariandile, kaalutud maksimaalsele ennustatavusele, operatiivse tähenduse, mida tutvustab R. Kunjwal, Quantum 3, 184 (2019). Meie tulemused näitavad, et takerdumise abil toetatud ühekordse klassikalise suhtluse ülesanne loob soodsa pinnase Kochen-Speckeri teoreemi, Spekkensi kontekstuaalsuse ja Belli mittelokaalsuse koosmõju uurimiseks.
Esiletõstetud pilt: takerdumisabiga ühekordse klassikalise suhtlusprotokolli illustratsioon.
[Varjatud sisu]
Populaarne kokkuvõte
Täpsemalt uurime järgmist kommunikatsiooniprobleemi: Alice (saatja) on mürarikka klassikalise kanali kaudu ühendatud Bobiga (vastuvõtja). Neil on juurdepääs jagatud takerdumisele ja nad saavad rakendada kohalikke kvantmõõtmisi. On teada, et teatud klassikaliste kanalite perekonna puhul, mis on inspireeritud Kochen-Speckeri teoreemist, saab juurdepääsuga suurendada sõnumite arvu, mida saab klassikalise kanali kaudu veatult saata (st selle ühekordne nullvea võimsus). jagatud takerdumisse. See null-vea tulemus on tingitud Cubitt jt. [Füüsis. Rev. Lett. 104, 230503 (2010)] on samuti tihedalt seotud mittelokaalsete mängudega, mida tuntakse pseudotelepaatiamängudena ja mis lubavad täiuslikke kvantvõitmise strateegiaid.
Uurime seda kommunikatsiooniprobleemi mürarežiimis, kus Kochen-Speckeri teoreem ei ole rakendatav. Seejuures näitame selle probleemi intiimset seost mürakindla kontekstuaalsusega Spekkensi pakutud sõnastuses [Phys. Rev. A 71, 052108 (2005)] ja mittekohalike mängude perekonnaga, mis on inspireeritud suhtlusprobleemist. Eeldusel, et osapooled ei usalda klassikalise kanaliga seotud tõenäosusi, vaid usaldavad ainult selle võimalikku struktuuri (kodeeritud kanali hüpergraafis), näitame ka, et müra-robustne kontekstuaalsus, mida näitab hüpergraafi invariant, on kvanteelise saavutamiseks piisav. see ülesanne. See annab operatiivse tähenduse kontekstuaalsuse tunnistajatele, mis on saadud artiklis R. Kunjwal, Quantum 4, 219 (2020).
► BibTeX-i andmed
► Viited
[1] JS Bell, Einsteini-Podolsky-Roseni paradoksist, Physics 1, 195 (1964).
https:///doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[2] JF Clauser, MA Horne, A. Shimony ja RA Holt, Proposed Experiment to Test Local Hidden-Variable Theories, Phys. Rev. Lett. 23, 880 (1969).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.23.880
[3] S. Kochen ja EP Specker, The Problem of Hidden Variables in Quantum Mechanics, The Logico-algebraic approach to quantum mechanics (Springer, 1975), lk 293–328.
https://doi.org/10.1007/978-94-010-1795-4_17
[4] R. Renner ja S. Wolf, Quantum pseudo-telepathy and the Kochen-Speckeri teoreem, International Symposium on Information Theory, 2004. ISIT 2004. Toimetised. (IEEE, 2004) lk 322–322.
https:///doi.org/10.1109/ISIT.2004.1365359
[5] G. Brassard, A. Broadbent ja A. Tapp, Quantum pseudo-telepathy, Foundations of Physics 35, 1877 (2005).
https://doi.org/10.1007/s10701-005-7353-4
[6] TS Cubitt, D. Leung, W. Matthews ja A. Winter, Null-error klassikalise suhtluse parandamine takerdumisega, Phys. Rev. Lett. 104, 230503 (2010).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.230503
[7] M. Howard, J. Wallman, V. Veitch ja J. Emerson: Kontekstuaalsus annab kvantarvutuste "maagia", Nature 510, 351 (2014).
https:///doi.org/10.1038/nature13460
[8] J. Barrett ja A. Kent, Mittekontekstuaalsus, lõplik täpsusmõõtmine ja Kochen-Speckeri teoreem, Teadusajaloo ja teadusfilosoofia uuringud, B osa: Studies in History and Philosophy of Modern Physics 35, 151 (2004).
https:///doi.org/10.1016/j.shpsb.2003.10.003
[9] A. Winter, Mida tõestab või lükkab ümber kvantkontekstuaalsuse eksperimentaalne test?, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 47, 424031 (2014).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424031
[10] R. Kunjwal, Beyond the Cabello-Severini-Winter raamistik: kontekstuaalsuse mõtestamine ilma mõõtmiste teravuseta, Quantum 3, 184 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-09-09-184
[11] A. Cabello, Mida me õpime kvantteooria kohta Kochen-Speckeri kvantkontekstuaalsusest?, PIRSA 17070034 (2017).
https:///doi.org/10.48660/17070034
[12] G. Chiribella ja X. Yuan, Mõõtmise teravus vähendab mittelokaalsust ja kontekstuaalsust igas füüsikalises teoorias, arXiv preprint arXiv:1404.3348 (2014).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1404.3348
arXiv: 1404.3348
[13] RW Spekkens, Kontekstuaalsus ettevalmistuste, teisenduste ja ebateravate mõõtmiste jaoks, Phys. Rev. A 71, 052108 (2005).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.71.052108
[14] MD Mazurek, MF Pusey, R. Kunjwal, KJ Resch ja RW Spekkens, Mittekontekstuaalsuse eksperimentaalne test ilma ebafüüsiliste idealisatsioonideta, Nature Communications 7, 1 (2016).
https:///doi.org/10.1038/ncomms11780
[15] MF Pusey, L. Del Rio ja B. Meyer, Kontekstuaalsus ilma juurdepääsuta tomograafiliselt täielikule komplektile, arXiv preprint arXiv:1904.08699 (2019).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1904.08699
arXiv: 1904.08699
[16] MD Mazurek, MF Pusey, KJ Resch ja RW Spekkens, Eksperimentaalselt piiravad kõrvalekalded kvantteooriast üldistatud tõenäosusteooriate maastikul, PRX Quantum 2, 020302 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.020302
[17] R. Kunjwal ja RW Spekkens, Kochen-Speckeri teoreemist mittekontekstuaalsuse ebavõrdsuseni ilma determinismi eeldamata, Phys. Rev. Lett. 115, 110403 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.110403
[18] R. Kunjwal ja RW Spekkens, Kochen-Speckeri teoreemi statistilistest tõestustest mürakindlate mittekontekstuaalsuse võrratusteni, Phys. Rev. A 97, 052110 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.052110
[19] RW Spekkens, DH Buzacott, AJ Keehn, B. Toner ja GJ Pryde, Preparation Contextuality Powers Parity-Oblivious Multiplexing, Phys. Rev. Lett. 102, 010401 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.010401
[20] A. Chailloux, I. Kerenidis, S. Kundu ja J. Sikora, Optimal bounds for parity-oblivious random access codes, New Journal of Physics 18, 045003 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/4/045003
[21] D. Schmid ja RW Spekkens, Contextual Advantage for State Diskrimination, Phys. Rev. X 8, 011015 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.011015
[22] D. Saha ja A. Chaturvedi, Ettevalmistuse kontekstuaalsus kui kvantkommunikatsiooni eelise aluseks olev oluline tunnus, Phys. Rev. A 100, 022108 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.022108
[23] D. Saha, P. Horodecki ja M. Pawłowski, Osariigi sõltumatu kontekstuaalsus edendab ühesuunalist suhtlust, New Journal of Physics 21, 093057 (2019).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/ab4149
[24] R. Kunjwal, M. Lostaglio ja MF Pusey, Anomaalsed nõrgad väärtused ja kontekstuaalsus: vastupidavus, tihedus ja kujuteldavad osad, Phys. Rev. A 100, 042116 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.042116
[25] M. Lostaglio ja G. Senno, Kontekstuaalne eelis olekust sõltuval kloonimisel, Quantum 4, 258 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-27-258
[26] R. Kunjwal, Kontekstuaalsus väljaspool Kochen-Speckeri teoreemi, arXiv preprint arXiv:1612.07250 (2016).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1612.07250
arXiv: 1612.07250
[27] R. Kunjwal, Hüpergraafi raamistik taandamatute mittekontekstuaalsuse ebavõrdsuste jaoks Kochen-Speckeri teoreemi loogilistest tõestustest, Quantum 4, 219 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-01-10-219
[28] R. Prevedel, Y. Lu, W. Matthews, R. Kaltenbaek ja KJ Resch, Entanglement-Enhanced Classical Communication Over a Noisy Classical Channel, Phys. Rev. Lett. 106, 110505 (2011).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.110505
[29] B. Hemenway, CA Miller, Y. Shi ja M. Wootters, Optimaalne takerdumise abiga ühekordne klassikaline suhtlus, Phys. Rev. A 87, 062301 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.87.062301
[30] J. Barrett, Infotöötlus üldistatud tõenäosusteooriates, Phys. Rev. A 75, 032304 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.75.032304
[31] A. Acín, T. Fritz, A. Leverrier ja AB Sainz, A Combinatorial Approach to Nonlocality and Contextuality, Communications in Mathematical Physics 334, 533 (2015).
https://doi.org/10.1007/s00220-014-2260-1
[32] R. W. Spekkens, Empiiriliste märkamatute ontoloogiline identiteet: Leibnizi metodoloogiline põhimõte ja selle tähendus Einsteini töös, arXiv preprint arXiv:1909.04628 (2019).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1909.04628
arXiv: 1909.04628
[33] E. Wolfe, D. Schmid, AB Sainz, R. Kunjwal ja RW Spekkens, Quantifying Bell: the Resource Theory of Nonclassicality of Common-Cause Boxes, Quantum 4, 280 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280
[34] MF Pusey, Robustpreparaadi mittekontekstuaalsuse ebavõrdsused kõige lihtsamas stsenaariumis, Phys. Rev. A 98, 022112 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.98.022112
[35] A. Tavakoli ja R. Uola, Mõõtmise mitteühilduvus ja juhtimine on operatiivse kontekstuaalsuse jaoks vajalikud ja piisavad, Phys. Rev. Research 2, 013011 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013011
[36] MS Leifer ja OJE Maroney, Maximally Epistemic Interpretations of the Quantum State and Contextuality, Phys. Rev. Lett. 110, 120401 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.120401
[37] LP Hughston, R. Jozsa ja WK Wootters, Antud tihedusmaatriksiga kvantansamblite täielik klassifikatsioon, Physics Letters A 183, 14 (1993).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(93)90880-9
[38] M. Banik, SS Bhattacharya, SK Choudhary, A. Mukherjee ja A. Roy, Ontoloogilised mudelid, ettevalmistuse kontekstuaalsus ja mittelokaalsus, Foundations of Physics 44, 1230 (2014).
https://doi.org/10.1007/s10701-014-9839-4
[39] P. Heywood ja ML Redhead, Nonlocality and the Kochen-Specker paradox, Foundations of Physics 13, 481 (1983).
https:///doi.org/10.1007/BF00729511
[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani ja S. Wehner, Bell nonlocality, Rev. Mod. Phys. 86, 419 (2014).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.419
[41] S. Popescu ja D. Rohrlich, Quantum nonlocality as axioom, Foundations of Physics 24, 379 (1994).
https:///doi.org/10.1007/BF02058098
[42] A. Peres, Kochen-Speckeri teoreemi kaks lihtsat tõestust, Journal of Physics A: Mathematical and General 24, L175 (1991).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/24/4/003
[43] A. Peres, Kvantmõõtmiste kokkusobimatud tulemused, Physics Letters A 151, 107 (1990).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(90)90172-K
[44] ND Mermin, Varjatud muutujad ja John Belli kaks teoreemi, Rev. Mod. Phys. 65, 803 (1993).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.65.803
[45] A. Peres, Kvantteooria: mõisted ja meetodid, Vol. 57 (Springer Science & Business Media, 2006).
https://doi.org/10.1007/0-306-47120-5
[46] AA Klyachko, MA Can, S. Binicioğlu ja AS Shumovsky, Simple Test for Hidden Variables in Spin-1 Systems, Phys. Rev. Lett. 101, 020403 (2008).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.020403
[47] S. Uijlen ja B. Westerbaan, Kochen-Speckeri süsteemis on vähemalt 22 vektorit, New Generation Computing 34, 3 (2016).
https://doi.org/10.1007/s00354-016-0202-5
[48] F. Arends, Väikseima Kochen-Speckeri vektorsüsteemi suuruse alampiir, magistritöö, Oxfordi ülikool (2009).
http:///www.cs.ox.ac.uk/people/joel.ouaknine/download/arends09.pdf
[49] R. Kunjwal, C. Heunen ja T. Fritz, Suvaliste liigeste mõõdetavuse struktuuride kvantteostus, Phys. Rev. A 89, 052126 (2014).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.89.052126
[50] N. Andrejic ja R. Kunjwal, Kubitimõõtmistega realiseeritavad liigeste mõõdetavuse struktuurid: Incompatibility via marginal kirurgia, Phys. Rev. Research 2, 043147 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043147
[51] R. Kunjwal ja S. Ghosh, Minimaalne olekust sõltuv tõend mõõtmise kontekstuaalsuse kohta kubiidi jaoks, Phys. Rev. A 89, 042118 (2014).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.89.042118
[52] X. Zhan, EG Cavalcanti, J. Li, Z. Bian, Y. Zhang, HM Wiseman ja P. Xue, Experimental generalised contextuality with single-photon qubits, Optica 4, 966 (2017).
https:///doi.org/10.1364/OPTICA.4.000966
[53] I. Marvian, Ligipääsmatu teave kvantsüsteemide tõenäosuslikes mudelites, kontekstuaalsuseta ebavõrdsused ja müraläved, arXiv preprint arXiv:2003.05984 (2020).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2003.05984
arXiv: 2003.05984
[54] TS Cubitt, D. Leung, W. Matthews ja A. Winter, Zero-error kanali võimsus ja simulatsioon, mida toetavad mittekohalikud korrelatsioonid, IEEE Transactions on Information Theory 57, 5509 (2011).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2011.2159047
[55] CE Shannon, Märkus sidekanalite osalise tellimise kohta, Teave ja juhtimine 1, 390 (1958).
https://doi.org/10.1016/S0019-9958(58)90239-0
[56] D. Schmid, TC Fraser, R. Kunjwal, AB Sainz, E. Wolfe ja RW Spekkens, Põimumise ja mittelokaalsuse koosmõju mõistmine: takerdumise teooria uue haru motiveerimine ja arendamine, arXiv preprint arXiv:2004.09194 (2020).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2004.09194
arXiv: 2004.09194
[57] L. Hardy, Kahe osakese mittelokaalsus ilma ebavõrdsuseta peaaegu kõigi põimunud olekute jaoks, Phys. Rev. Lett. 71, 1665 (1993).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.71.1665
[58] A. Cabello, J. Estebaranz ja G. García-Alcaine, Bell-Kochen-Speckeri teoreem: 18 vektoriga tõestus, Physics Letters A 212, 183 (1996).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(96)00134-X
Viidatud
[1] Victor Gitton ja Mischa P. Woods, “Üldistatud mittekontekstuaalsuse süsteemilünkast”, arXiv: 2209.04469.
[2] Lorenzo Catani, Matthew Leifer, David Schmid ja Robert W. Spekkens, "Miks interferentsi nähtused ei hõlma kvantteooria olemust" arXiv: 2111.13727.
[3] John H. Selby, Elie Wolfe, David Schmid ja Ana Belén Sainz, "Avatud lähtekoodiga lineaarne programm mitteklassikalisuse testimiseks", arXiv: 2204.11905.
[4] David Schmid, Haoxing Du, John H. Selby ja Matthew F. Pusey, "Stabilisaatori alamteooriate mittekontekstuaalsete mudelite unikaalsus", Physical Review Letters 129 12, 120403 (2022).
[5] John H. Selby, David Schmid, Elie Wolfe, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal ja Robert W. Spekkens, "Kontekstuaalsus ilma ühildumatuseta", arXiv: 2106.09045.
[6] Armin Tavakoli, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Roope Uola ja Alastair A. Abbott, "Bounding and Simulating Contextual Correlations in Quantum Theory" PRX Quantum 2 2, 020334 (2021).
[7] John H. Selby, David Schmid, Elie Wolfe, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal ja Robert W. Spekkens, “Accessible fragments of generalised probabilistic theoryes, cone equivalence and applications to witnessing non-classicality” arXiv: 2112.04521.
[8] Lorenzo Catani ja Matthew Leifer, "Matemaatiline raamistik operatsiooniliste peenhäälestuste jaoks", arXiv: 2003.10050.
[9] Victoria J Wright ja Ravi Kunjwal, "Kontekstuaalsus komposiitsüsteemides: takerdumise roll Kochen-Speckeri teoreemis", arXiv: 2109.13594.
[10] Anubhav Chaturvedi, Máté Farkas ja Victoria J Wright, "Kvantkäitumiste kogumi iseloomustamine ja piiramine kontekstuaalsuse stsenaariumides", arXiv: 2010.05853.
[11] Lorenzo Catani, Ricardo Faleiro, Pierre-Emmanuel Emeriau, Shane Mansfield ja Anna Pappa, "XOR-i ja XOR*-mängude ühendamine", arXiv: 2210.00397.
Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2022-10-14 04:01:02). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.
On Crossrefi viidatud teenus teoste viitamise andmeid ei leitud (viimane katse 2022-10-14 04:01:00).
See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.
