Structure causale en présence de contraintes sectorielles, avec application au commutateur quantique

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Structure causale en présence de contraintes sectorielles, avec application au switch quantique PlatoBlockchain Data Intelligence. Recherche verticale. Aï.

Nick Ormrod¹, Augustin Vanrietvelde^1,2,3, et Jonathan Barrett¹

¹Groupe quantique, Département d'informatique, Université d'Oxford
²Département de physique, Imperial College de Londres
³Laboratoire commun HKU-Oxford pour l'information et le calcul quantiques

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Abstract

Les travaux existants sur la structure causale quantique supposent que l'on peut effectuer des opérations arbitraires sur les systèmes d'intérêt. Mais cette condition n'est souvent pas remplie. Ici, nous étendons le cadre de la modélisation causale quantique aux situations où un système peut subir des $textit{contraintes sectorielles}$, c'est-à-dire des restrictions sur les sous-espaces orthogonaux de son espace de Hilbert qui peuvent être mappés les uns aux autres. Notre cadre (a) prouve qu'un certain nombre d'intuitions différentes sur les relations causales s'avèrent équivalentes ; (b) montre que les structures causales quantiques en présence de contraintes sectorielles peuvent être représentées par un graphe orienté ; et (c) définit une granularité fine de la structure causale dans laquelle les secteurs individuels d'un système entretiennent des relations causales. À titre d'exemple, nous appliquons notre cadre à de prétendues implémentations photoniques du commutateur quantique pour montrer que si leur structure causale à gros grains est cyclique, leur structure causale à grains fins est acyclique. Nous concluons donc que ces expériences ne réalisent l'ordre causal indéfini que dans un sens faible. Notamment, c'est le premier argument à cet effet qui n'est pas enraciné dans l'hypothèse que la relation causale doit être localisée dans l'espace-temps.

Résumé populaire

En science et dans la vie de tous les jours, nous expliquons très couramment les choses en utilisant les concepts de cause à effet. Lorsque nous voyons de nombreuses flaques d'eau dans la rue, nous supposons qu'elles sont toutes les effets de la même cause : la pluie. Lorsque nous encourageons les gens à arrêter de fumer, c'est parce que nous croyons que cela cause le cancer.

Et pourtant, notre théorie scientifique la plus réussie – la théorie quantique – suggère que nos idées les plus fondamentales sur la causalité et le raisonnement causal sont en quelque sorte erronées. Les fameuses corrélations non locales qui violent les inégalités de Bell résistent à l'explication causale telle qu'elle est traditionnellement comprise, et la possibilité de mettre des objets dans des superpositions semble permettre des situations dans lesquelles il n'y a pas de fait défini sur la direction de l'influence causale.

En conséquence, il y a eu beaucoup d'efforts ces dernières années pour modifier nos notions causales pour un cadre quantique. Notre article étend l'étude des structures causales intrinsèquement quantiques à une nouvelle gamme de scénarios. L'une des conséquences est que des expériences récentes visant à créer une direction indéfinie de l'influence causale peuvent être comprises comme « faiblement » indéfinies ; des directions d'influence encore plus fortement indéfinies sont concevables.

► Données BibTeX

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arXiv: 2201.11832

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V. Vilasini, « Causalité dans des espaces-temps définis et indéfinis (résumé étendu pour qpl 2020) », (2020) . https://wdi.centralesupelec.fr/users/valiron/qplmfps/papers/qs01t3.pdf.
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C. Portmann, C. Matt, U. Maurer, R. Renner et B. Tackmann, "Causal boxes: quantum information-processing systems closed under composition," IEEE Transactions on Information Theory 63 no. 5, (2017) 3277–3305. https:///doi.org/10.1109/TIT.2017.2676805.
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B. d'Espagnat, Fondements conceptuels de la mécanique quantique. CRC Press, 2018.
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V. Vilasini et R. Renner, "Intégrer des structures causales cycliques dans des espaces-temps acycliques : résultats interdits pour les matrices de processus", (2022) , arXiv : 2203.11245 [quant-ph].
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https: / / doi.org/ 10.1007 / s11128-004-3193-y
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Cité par

[1] Nikola Paunković et Marko Vojinović, "Principe d'équivalence en gravité classique et quantique", Univers 8 11, 598 (2022).

[2] Julian Wechs, Cyril Branciard et Ognyan Oreshkov, « Existence de processus violant les inégalités causales sur des sous-systèmes délocalisés dans le temps », Communications Nature 14, 1471 (2023).

[3] Huan Cao, Jessica Bavaresco, Ning-Ning Wang, Lee A. Rozema, Chao Zhang, Yun-Feng Huang, Bi-Heng Liu, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo et Philip Walther, « Semi-device -certification indépendante d'ordre causal indéfini dans un interrupteur quantique photonique », Optique 10 5, 561 (2023).

[4] Pedro R. Dieguez, Vinicius F. Lisboa et Roberto M. Serra, « Dispositifs thermiques alimentés par des mesures généralisées avec un ordre causal indéfini », Examen physique A 107 1, 012423 (2023).

[5] Augustin Vanrietvelde, Nick Ormrod, Hlér Kristjánsson et Jonathan Barrett, « Circuits cohérents pour un ordre causal indéfini », arXiv: 2206.10042, (2022).

[6] Robin Lorenz et Sean Tull, "Modèles causals dans les diagrammes de cordes", arXiv: 2304.07638, (2023).

[7] Matt Wilson, Giulio Chiribella et Aleks Kissinger, "Les supercartes quantiques sont caractérisées par la localité", arXiv: 2205.09844, (2022).

[8] Tein van der Lugt, Jonathan Barrett et Giulio Chiribella, "Certification indépendante de l'appareil d'ordre causal indéfini dans le commutateur quantique", arXiv: 2208.00719, (2022).

[9] Marco Fellous-Asiani, Raphaël Mothe, Léa Bresque, Hippolyte Dourdent, Patrice A. Camati, Alastair A. Abbott, Alexia Auffèves et Cyril Branciard, « Comparer l'interrupteur quantique et ses simulations avec des opérations énergétiquement contraintes », Recherche sur l'examen physique 5 2, 023111 (2023).

[10] Nick Ormrod, V. Vilasini et Jonathan Barrett, « Quelles théories ont un problème de mesure ? », arXiv: 2303.03353, (2023).

[11] Martin Sandfuchs, Marcus Haberland, V. Vilasini et Ramona Wolf, "Sécurité du déphasage différentiel QKD à partir de principes relativistes", arXiv: 2301.11340, (2023).

[12] Ricardo Faleiro, Nikola Paunkovic et Marko Vojinovic, "Interprétation opérationnelle des matrices de vide et de processus pour des particules identiques", arXiv: 2010.16042, (2020).

[13] Eleftherios-Ermis Tselentis et Ämin Baumeler, « Structures causales admissibles et corrélations », arXiv: 2210.12796, (2022).

[14] Ricardo Faleiro, Nikola Paunkovic et Marko Vojinovic, "Interprétation opérationnelle des matrices de vide et de processus pour des particules identiques", Quantique 7, 986 (2023).

Les citations ci-dessus proviennent de SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2023-06-02 00:50:08). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.

On Le service cité par Crossref aucune donnée sur la citation des œuvres n'a été trouvée (dernière tentative 2023-06-02 00:50:06).

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La source: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-06-01-1028/

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Transition dynamique de délocalisation à plusieurs corps d'un gaz de Tonks dans un potentiel moteur quasi-périodique

Cluster source:

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Nœud source: 1801682

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Republié par Platon

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