بسط فرض نمونه گیری منصفانه با استفاده از نمودارهای علی

بسط فرض نمونه گیری منصفانه با استفاده از نمودارهای علی

والنتین گبهارت و آگوستو اسمرزی

QSTAR، INO-CNR و لنز، Largo Enrico Fermi 2، 50125 Firenze، ایتالیا

این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.

چکیده

دور انداختن نتایج اندازه‌گیری نامطلوب در آزمایش‌های بل، شکاف تشخیصی را باز می‌کند که از نمایش قطعی غیرمحلی بودن جلوگیری می‌کند. از آنجایی که بستن حفره تشخیص یک چالش فنی بزرگ برای بسیاری از آزمایش‌های عملی بل است، معمولاً فرض نمونه‌گیری منصفانه (FSA) را فرض می‌کنیم که در شکل اصلی خود بیان می‌کند که آمار پس از انتخاب جمعاً نمونه‌ای منصفانه از آمار ایده آل در اینجا، ما FSA را از نقطه نظر استنتاج علّی تحلیل می‌کنیم: ما یک ساختار علّی را استخراج می‌کنیم که باید در هر مدل علی که صادقانه FSA را در بر می‌گیرد، وجود داشته باشد. این یک رویکرد آسان، شهودی و یکپارچه را ارائه می دهد که شامل اشکال مختلف پذیرفته شده FSA است و بر آنچه واقعاً در هنگام استفاده از FSA فرض می شود تأکید می کند. سپس نشان می‌دهیم که FSA را نه تنها می‌توان در سناریوهایی با آشکارسازهای غیر ایده‌آل یا تلفات انتقال اعمال کرد، بلکه در آزمایش‌های ایده‌آل که تنها بخش‌هایی از همبستگی‌ها پس‌انتخاب می‌شوند، به‌عنوان مثال، زمانی که مقصد ذرات در حالت برهم نهی هستند، نیز قابل اعمال است. در نهایت، ما نشان می‌دهیم که FSA در سناریوهای چند بخشی که برای غیرمحلی بودن چند بخشی (اصلی) آزمایش می‌کنند نیز قابل استفاده است.

یکی از موانع اصلی در نمایش غیرمحلی بل، نیاز به آشکارسازهای بسیار کارآمد است. این دشواری چالش برانگیز معمولاً با فرض محدود بودن توضیحات محلی-واقعی احتمالی آمار مشاهده شده، که به عنوان فرض نمونه گیری منصفانه (FSA) شناخته می شود، اجتناب می شود. در این کار، ما یک ساختار ضروری در نمودارهای علّی مدل‌های متغیر محلی-مخفی به دست می‌آوریم، که باید برای محصور کردن صادقانه FSA وجود داشته باشد. این ساختار آنچه را که فرد واقعاً هنگام فرض FSA فرض می‌کند برجسته می‌کند و می‌تواند برای مقایسه اشکال مختلف FSA موجود در ادبیات استفاده شود. در نهایت، نشان می‌دهیم که نمودار علّی FSA را می‌توان در آزمایش‌های بل که در آن مقصد ذره تصادفی است، یا در آزمایش‌های چند بخشی که برای غیرمحلی بودن چند بخشی واقعی آزمایش می‌کنند، اعمال کرد.

► داده های BibTeX

◄ مراجع

[1] جان اس بل. "درباره پارادوکس اینشتین پودولسکی روزن". Physics 1, 195 (1964).
https://doi.org/​10.1103/​PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] جان اس بل. تئوری موجودات محلی در مکالمه و ناگفته در مکانیک کوانتومی: مقالات گردآوری شده در مورد فلسفه کوانتومی. صفحات 52-62. انتشارات دانشگاه کمبریج (2004). نسخه 2.
https://doi.org/​10.1017/​CBO9780511815676

[3] نیکلاس برونر، دانیل کاوالکانتی، استفانو پیرونیو، والریو اسکارانی و استفانی وهنر. «بی محلی بودن زنگ». Rev. Mod. فیزیک 86، 419-478 (2014).
https://doi.org/​10.1103/​RevModPhys.86.419

[4] مروارید یهودا. «علیت: مدل‌ها، استدلال و استنتاج». انتشارات دانشگاه کمبریج. (2009).
https://doi.org/​10.1017/​CBO9780511803161

[5] فیلیپ ام پرل. "مثال متغیر پنهان بر اساس رد داده ها". فیزیک Rev. D 2, 1418–1425 (1970).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.2.1418

[6] John F. Clauser و Michael A. Horne. «پیامدهای تجربی نظریه‌های محلی عینی». فیزیک Rev. D 10, 526-535 (1974).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.10.526

[7] DS Tasca، SP Walborn، F. Toscano، و PH Souto Ribeiro. "مشاهده همبستگی های پوپسکو-روهرلیخ قابل تنظیم از طریق پسانتخاب یک ایالت گاوسی". فیزیک Rev. A 80, 030101 (2009).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.80.030101

[8] ایلیا گرهارت، کین لیو، آنتیا لاماس-لینارس، یوهانس اسکار، والریو اسکارانی، وادیم ماکاروف و کریستین کورتسیفر. جعل تجربی نقض نابرابری های زنگ. فیزیک کشیش لِت 107, 170404 (2011).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.107.170404

[9] انریکو پوماریکو، برونو سانگوینتی، پاول سکاتسکی، هوگو زبیندن و نیکلاس گیسین. "تقویت آزمایشی یک فوتون درهم تنیده: اگر حفره تشخیص نادیده گرفته شود چه؟" جدید جی. فیزیک. 13, 063031 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​6/​063031

[10] J Romero، D Giovannini، DS Tasca، SM Barnett و MJ Padgett. "همبستگی مناسب دو فوتون و نمونه گیری منصفانه: یک داستان احتیاطی". جدید جی. فیزیک. 15, 083047 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​8/​083047

[11] N. دیوید مرمین. "آزمایش EPR - افکاری در مورد "خلاف"". ان آکادمی نیویورک علمی 480, 422-427 (1986).
https://doi.org/​10.1111/​j.1749-6632.1986.tb12444.x

[12] فیلیپ اچ ابرهارد. «سطح پس‌زمینه و کارایی ضد مورد نیاز برای یک آزمایش انیشتین-پودولسکی-رزن بدون حفره». فیزیک Rev. A 47, R747–R750 (1993).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.47.R747

[13] فابیو اسکیارینو، جوزپه والونه، آدان کابلو و پائولو ماتالونی. "آزمایش‌های بل با منابع مقصد تصادفی". فیزیک Rev. A 83, 032112 (2011).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.83.032112

[14] Anupam Garg و ND Mermin. "ناکارآمدی آشکارساز در آزمایش انیشتین-پودولسکی-رزن". فیزیک Rev. D 35, 3831–3835 (1987).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.35.3831

[15] یان-اکه لارسون. "نابرابری بل و ناکارآمدی آشکارساز". فیزیک Rev. A 57, 3304–3308 (1998).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.57.3304

[16] مری آ رو، دیوید کیلپینسکی، فولکر مایر، چارلز آ ساکت، وین ام ایتانو، کریستوفر مونرو و دیوید جی واینلند. "نقض تجربی نابرابری زنگ با تشخیص کارآمد". Nature 409, 791-794 (2001).
https://doi.org/​10.1038/​35057215

[17] DN Matsukevich، P. Maunz، DL Moehring، S. Olmschenk، و C. Monroe. "نقض نابرابری بل با دو کیوبیت اتمی راه دور". فیزیک کشیش لِت 100, 150404 (2008).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.100.150404

[18] BG Christensen، KT McCusker، JB Altepeter، B. Calkins، T. Gerrits، AE Lita، A. Miller، LK Shalm، Y. Zhang، SW Nam، N. Brunner، CCW Lim، N. Gisin، و PG Kwiat. "آزمون بدون حفره تشخیص غیرمحلی کوانتومی و کاربردها". فیزیک کشیش لِت 111, 130406 (2013).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.130406

[19] لیندن کی شلم، ایوان مایر-اسکات، بردلی جی. کریستنسن، پیتر بیرهورست، مایکل ای. وین، مارتین جی استیونز، توماس گریتز، اسکات گلنسی، دنی آر. همل، مایکل اس. آلمن، کوین جی کوکلی، شلی دی دایر، کارسون هاج، آدریانا ای. لیتا، وارون بی. ورما، کامیلا لامبروکو، ادوارد تورتوریچی، آلن ال. میگدال، یانبائو ژانگ، دانیل آر. کومور، ویلیام اچ. فار، فرانچسکو مارسیلی، متیو دی شاو، جفری A. Stern، Carlos Abellán، Waldimar Amaya، Valerio Pruneri، Thomas Jennewein، Morgan W. Mitchell، Paul G. Kwiat، Joshua C. Bienfang، Richard P. Mirin، Emanuel Knill و Sae Woo Nam. "آزمون قوی بدون حفره رئالیسم محلی". فیزیک کشیش لِت. 115, 250402 (2015).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.115.250402

[20] ماریسا گیستینا، مارین آم ورستیگ، سورن ونگرووسکی، یوهانس هاندشتاینر، آرمین هوکراینر، کوین فیلان، فابیان اشتاینلچنر، یوهانس کوفلر، یان-آکه لارسون، کارلوس آبلان، والدیمار آمایا، والریو پرونری، مورگان یریتچ، مورگان یریتچ، مورگان یریتچ. آدریانا ای. لیتا، لیندن کی شالم، سائه وو نام، توماس شیدل، روپرت اورسین، برنهارد ویتمن و آنتون زایلینگر. "آزمون بدون حفره معنی دار قضیه بل با فوتون های درهم تنیده". فیزیک کشیش لِت 115, 250401 (2015).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.115.250401

[21] باس هنسن، هانس برنین، آنایس ای دراو، آندریاس ریزرر، نوربرت کالب، ماکیل اس بلوک، جاست رویتنبرگ، ریموند اف‌ال ورمولن، ریموند ان شوتن، کارلوس آبلان، و دیگران. "نقض نابرابری زنگ بدون حفره با استفاده از اسپین های الکترونی با فاصله 1.3 کیلومتر". Nature 526, 682-686 (2015).
https://doi.org/​10.1038/​nature15759

[22] جان اف.کلوزر، مایکل ای.هورن، آبنر شیمونی و ریچارد ا.هولت. آزمایش پیشنهادی برای آزمایش نظریه‌های متغیر پنهان محلی فیزیک کشیش لِت 23, 880-884 (1969).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.23.880

[23] دومینیک دبلیو بری، هیونسئوک جونگ، ماگدالنا استوبینسکا، و تیموتی سی رالف. "فرض نمونه گیری منصفانه برای آزمایش واقع گرایی محلی ضروری نیست". فیزیک Rev. A 81, 012109 (2010).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.81.012109

[24] دیوید اورسچی، ژان دانیل بانکال، نیکلاس سانگوارد و پاول سکاتسکی. "چگونه پس از انتخاب بر ادعاهای مستقل از دستگاه تحت فرض نمونه گیری منصفانه تاثیر می گذارد". Quantum 4, 238 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-03-02-238

[25] ایگور مارینکوویچ، آندریاس والوکس، رالف ریدینگر، سونگکون هونگ، مارکوس آسپل مایر و سیمون گروبلاچر. ” تست زنگ اپتومکانیکی ” . فیزیک کشیش لِت 121, 220404 (2018).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.121.220404

[26] دومینیک راوخ، یوهانس هاندشتاینر، آرمین هوکراینر، جیسون گالیکیو، اندرو اس فریدمن، کالوین لیونگ، بو لیو، لوکاس بولا، سباستین ایکر، فابیان اشتاینلچنر، روپرت اورسین، بیلی هو، دیوید لئون، کریس بن، آدریانو گیدینا، آلن اچ. گوث، دیوید آی. کایزر، توماس شیدل، و آنتون زایلینگر. "آزمایش زنگ کیهانی با استفاده از تنظیمات اندازه گیری تصادفی از اختروش های انتقال قرمز بالا". فیزیک کشیش لِت 121, 080403 (2018).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.121.080403

[27] امانوئل پولینو، آیریس آگرستی، داوید پودرینی، گونزالو کارواچو، جورجیو میلانی، گابریلا بارتو لموس، رافائل چاوز و فابیو اسکیارینو. "تست مستقل از دستگاه آزمایش انتخاب تاخیری". فیزیک Rev. A 100, 022111 (2019).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.100.022111

[28] S. Gómez، A. Mattar، I. Machuca، ES Gómez، D. Cavalcanti، O. Jiménez Farías، A. Acín، و G. Lima. "بررسی تجربی حالت‌های درهم تنیده برای تولید تصادفی مستقل از دستگاه و پروتکل‌های خودآزمایی". فیزیک Rev. A 99, 032108 (2019).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.99.032108

[29] دیوید پودرینی، آیریس آگرستی، گوگلیلو مارچس، امانوئل پولینو، تایرا جوردانی، آلسیا سوپرانو، مائورو والری، جورجیو میلانی، نیکولو اسپانیلو، گونزالو کارواچو و دیگران. "نقض تجربی n-محلی در یک شبکه کوانتومی ستاره ای". نات اشتراک. 11، 1-8 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16189-6

[30] سانتیاگو تاراگو ولز، ویویشک سودیر، نیکلاس سانگوارد و کریستف گالاند. "همبستگی زنگ بین نور و ارتعاش در شرایط محیط". علمی Adv. 6, eabb0260 (2020).
https://doi.org/​10.1126/​sciadv.abb0260

[31] آیریس آگرستی، داویده پودرینی، لئوناردو گورینی، میکله مانکوزی، گونزالو کارواچو، لئاندرو آئولیتا، دانیل کاوالکانتی، رافائل چاوز و فابیو اسکیارینو. "تولید تصادفی تایید شده مستقل از دستگاه تجربی با ساختار علی ابزاری". اشتراک. فیزیک 3، 1-7 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-020-0375-6

[32] پیتر اسپایرتس، کلارک ان گلیمور، ریچارد شاینز و دیوید هکرمن. «علت، پیش‌بینی و جستجو». مطبوعات MIT (2000).
https://doi.org/​10.1017/​CBO9780511803161

[33] کریستوفر جی وود و رابرت دبلیو اسپکنز. درس الگوریتم‌های کشف علی برای همبستگی‌های کوانتومی: توضیحات علی نقض نابرابری زنگ نیاز به تنظیم دقیق دارد. جدید جی. فیزیک. 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

[34] جان-مارک ای. آلن، جاناتان بارت، دومینیک سی. هورسمن، سیاران ام. لی و رابرت دبلیو اسپکنز. «دلایل رایج کوانتومی و مدل‌های علی کوانتومی». فیزیک Rev. X 7, 031021 (2017).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevX.7.031021

[35] اریک جی. کاوالکانتی. «مدل‌های علّی کلاسیک برای نقض نابرابری بل و کوچن اسپکر نیاز به تنظیم دقیق دارند». فیزیک Rev. X 8, 021018 (2018).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevX.8.021018

[36] پاول بلاسیاک، اوا بورسوک، و مارسین مارکیوویچ. "در مورد پس از انتخاب ایمن برای تست های بل با آشکارسازهای ایده آل: رویکرد نمودار علّی". Quantum 5, 575 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-575

[37] والنتین گبهارت، لوکا پزی و آگوستو اسمرزی. "غیرمحلی چند بخشی واقعی با پسانتخاب نمودار علی". فیزیک کشیش لِت 127, 140401 (2021).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.140401

[38] والنتین گبهارت و آگوستو اسمرزی. "پس انتخاب تصادفی برای غیرمحلی چند بخشی واقعی: نمودارهای علی و کارایی آستانه" (2022). فیزیک Rev. A 106, 062202 (2022).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.106.062202

[39] برنارد یورک و دیوید استولر آزمایش‌های نابرابری بل با استفاده از منابع ذره‌ای مستقل. فیزیک Rev. A 46, 2229–2234 (1992).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.46.2229

[40] برنارد یورک و دیوید استولر "اثرات انیشتین-پودولسکی-رزن از منابع ذرات مستقل". فیزیک کشیش لِت 68، 1251-1254 (1992).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.68.1251

[41] جی دی فرانسون. "نابرابری زنگ برای موقعیت و زمان". فیزیک کشیش لِت 62، 2205-2208 (1989).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.62.2205

[42] Sven Aerts، Paul Kwiat، Jan-Åke Larsson و Marek Żukowski. "آزمایش‌های دو فوتونی فرانسون و رئالیسم محلی". فیزیک کشیش لِت 83، 2872-2875 (1999).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.83.2872

[43] جاناتان جوگنفورس، اشرف محمد الحسن، یوهان آرنس، محمد بورنان و یان اکه لارسون. "هک تست زنگ با استفاده از نور کلاسیک در توزیع کلید کوانتومی مبتنی بر درهم تنیدگی انرژی در زمان". علمی Adv. 1, e1500793 (2015).
https://doi.org/​10.1126/​sciadv.1500793

[44] آدان کابلو، الساندرو روسی، جوزپه والونه، فرانچسکو دی مارتینی و پائولو ماتالونی. "آزمایش زنگ پیشنهادی با درهم تنیدگی انرژی-زمان واقعی". فیزیک کشیش لِت 102, 040401 (2009).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.102.040401

[45] G. Lima، G. Vallone، A. Chiuri، A. Cabello و P. Mataloni. "نقض تجربی زنگ نابرابری بدون خلأ پس از انتخاب". فیزیک Rev. A 81, 040101 (2010).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.81.040101

[46] جورج سوتلیچنی. "تشخیص غیرقابل تفکیک سه بدنه از دو بدنه با یک نابرابری زنگوله". فیزیک Rev. D 35, 3066–3069 (1987).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.35.3066

[47] N. دیوید مرمین. "درهم تنیدگی کوانتومی شدید در برهم نهی از حالت های ماکروسکوپی متمایز". فیزیک کشیش لِت 65، 1838-1840 (1990).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.65.1838

[48] ژان دانیل بانکال، سیریل برانسیارد، نیکلاس گیسین و استفانو پیرونیو. "کمی سازی غیرمحلی چند جانبه". فیزیک کشیش لِت 103, 090503 (2009).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.103.090503

[49] ژان دانیل بانکال، جاناتان بارت، نیکلاس گیسین و استفانو پیرونیو. «تعریف غیرمحلی چند جانبه». فیزیک Rev. A 88, 014102 (2013).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.88.014102

[50] پاتریشیا کنتراس تجادا، کارلوس پالازوئلوس و خولیو آی دی ویسنته. "غیرمحلی چند بخشی واقعی ذاتی شبکه های کوانتومی است". فیزیک کشیش لِت 126, 040501 (2021).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.126.040501

[51] میگل ناواسکوئز، الی ولف، دنیس روست و آلخاندرو پوزاس کرستجنس. "درهم تنیدگی چند جانبه شبکه واقعی". فیزیک کشیش لِت 125, 240505 (2020).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.240505

[52] دباشیس ساها و مارسین پاولوفسکی. "ساختار همبستگی های کوانتومی و پخش غیر محلی". فیزیک Rev. A 92, 062129 (2015).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.92.062129

[53] دیوید اشمید، توماس سی. فریزر، راوی کونجوال، آنا بلن ساینز، الی ولف و رابرت دبلیو اسپکنز. "درک تأثیر متقابل درهم تنیدگی و غیرمحلی: ایجاد انگیزه و توسعه شاخه جدیدی از نظریه درهم تنیدگی" (2021). arXiv:2004.09194.
https://doi.org/​10.48550/​arxiv.2004.09194
arXiv: 2004.09194

[54] خاویر کوته روی، الی ولف و مارک الیویر رنو. هیچ نظریه علّی دوجانبه-غیر محلی نمی تواند همبستگی های طبیعت را توضیح دهد. فیزیک کشیش لِت 127, 200401 (2021).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.200401

[55] رافائل چاوز، دانیل کاوالکانتی و لئاندرو آئولیتا. «سلسله مراتب علّی غیرمحلی بل چند بخشی». Quantum 1, 23 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2017-08-04-23

ذکر شده توسط

[1] والنتین گبهارت و آگوستو اسمرزی، «انتخاب تصادفی پس از انتخاب غیرمحلی چند بخشی واقعی: نمودارهای علی و بازده آستانه»، بررسی فیزیکی A 106 6, 062202 (2022).

نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2023-01-13 11:42:16). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.

واکشی نشد داده های استناد شده متقاطع در آخرین تلاش 2023-01-13 11:42:15: داده های استناد شده برای 10.22331/q-2023-01-13-897 از Crossref دریافت نشد. اگر DOI اخیراً ثبت شده باشد، طبیعی است.

تمبر زمان:

بیشتر از مجله کوانتومی