Infláció: Python könyvtár a klasszikus és kvantum-oksági kompatibilitás érdekében

Infláció: Python könyvtár a klasszikus és kvantum-oksági kompatibilitás érdekében

Emanuel-Cristian Boghiu1, Elie Wolfe2és Alejandro Pozas-Kerstjens3

1ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, Barcelona Tudományos és Technológiai Intézet, 08860 Castelldefels (Barcelona), Spanyolország
2Perimeter Institute for Theoretical Physics, 31 Caroline St. N., Waterloo, Ontario, Kanada, N2L 2Y5
3Instituto de Ciencias Matemáticas (CSIC-UAM-UC3M-UCM), 28049 Madrid, Spanyolország

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

Bemutatjuk az Inflációt, egy Python-könyvtárat annak felmérésére, hogy egy megfigyelt valószínűségi eloszlás kompatibilis-e az oksági magyarázattal. Ez mind az elméleti, mind az alkalmazott tudományok központi problémája, amely a közelmúltban jelentős előrelépések tanúja volt a kvantum-nonlokalitás területén, nevezetesen az inflációs technikák fejlesztésében. Az infláció egy bővíthető eszköztár, amely képes tisztán ok-okozati kompatibilitási problémák megoldására és a kompatibilis korrelációk halmazainak optimalizálására (lazítására) mind a klasszikus, mind a kvantum paradigmában. A könyvtárat úgy tervezték, hogy moduláris legyen, és készen álljon a használatra, miközben könnyű hozzáférést biztosít az alacsony szintű objektumokhoz az egyéni módosításokhoz.

A tudomány egyik fő kihívása annak meghatározása, hogy mely okok állnak bizonyos megfigyelt összefüggések mögött. Hatékony-e a vakcina egy betegség ellen? A fizetésemelés ösztönzi a költekezést? Mindezek a kérdések az ok-okozati következtetés eszközeivel elemezve megfogalmazhatók, de sokszor nehéz számszerűsíteni őket. A közelmúltban új eszközök jelentek meg a kvantum-nonlokalitás területén, úgynevezett inflációs módszerek, amelyek lehetővé teszik, hogy ezeket a nehéz problémákat numerikusan kezelhetőekre lazítsák. Ebben a munkában egy Python-csomagot mutatunk be, amely ilyen módszereket valósít meg.

► BibTeX adatok

► Referenciák

[1] Judea Pearl. Ok-okozati összefüggés: modellek, érvelés és következtetés. Cambridge University Press. (2009).
https://​/​doi.org/​10.1017/​CBO9780511803161

[2] Dan Geiger és Christopher Meek. „A statisztikai problémák kvantorjainak kiküszöbölése”. In Proc. 15. Konf. Bizonytalan. Artif. Intell. (AUAI, 1999). 226–235. oldal. (1995). arXiv:1301.6698.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1301.6698
arXiv: 1301.6698

[3] Jin Tian és Judea Pearl. „A rejtett változókkal rendelkező kauzális modellek tesztelhető következményeiről”. In Proc. 18. Konf. Bizonytalan. Artif. Intell. (AUAI, 2002). 519–527. oldal. (2002). arXiv:1301.0608.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1301.0608
arXiv: 1301.0608

[4] Luis David Garcia, Michael Stillman és Bernd Sturmfels. „Bayesi hálózatok algebrai geometriája”. J. Symb. Comput. 39, 331–355 (2005). arXiv:math/​0301255.
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.jsc.2004.11.007
arXiv:math/0301255

[5] Luis David Garcia. „Algebrai statisztika a modellválasztásban”. In Proc. 20. Konf. Bizonytalan. Artif. Intell. (AUAI, 2004). 177–184. oldal. (2014). arXiv:1207.4112.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1207.4112
arXiv: 1207.4112

[6] Ciarán M. Lee és Robert W. Spekkens. „Okozati következtetés algebrai geometrián keresztül: Megvalósíthatósági tesztek funkcionális oksági struktúrákhoz két bináris megfigyelt változóval”. J. Causal Inference 5, 20160013 (2017). arXiv:1506.03880.
https://​/​doi.org/​10.1515/​jci-2016-0013
arXiv: 1506.03880

[7] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani és Stephanie Wehner. „Harang nem lokalitás”. Rev. Mod. Phys. 86, 419–478 (2014). arXiv:1303.2849.
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.86.419
arXiv: 1303.2849

[8] John S. Bell. „Az Einstein-Podolsky-Rosen paradoxonról”. Physics Physique Fizika 1, 195–200 (1964).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[9] Christopher J. Wood és Robert W. Spekkens. „A kvantumkorrelációk kauzális felfedező algoritmusainak tanulsága: a Bell-egyenlőtlenség megsértésének oksági magyarázata finomhangolást igényel”. Új J. Phys. 17, 033002 (2015). arXiv:1208.4119.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002
arXiv: 1208.4119

[10] Rafael Chaves, Richard Kueng, Jonatan B. Brask és David Gross. „Egységes keretrendszer a Bell-tétel ok-okozati feltevéseinek enyhítésére”. Phys. Rev. Lett. 114, 140403 (2015). arXiv:1411.4648.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.114.140403
arXiv: 1411.4648

[11] Cyril Branciard, Nicolas Gisin és Stefano Pironio. „Az összefonódás-csere révén létrejött nemlokális összefüggések jellemzése”. Phys. Rev. Lett. 104, 170401 (2010). arXiv:0911.1314.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.104.170401
arXiv: 0911.1314

[12] Cyril Branciard, Denis Rosset, Nicolas Gisin és Stefano Pironio. „Bilokális versus nembilokális korrelációk az összefonódás-csere-kísérletekben”. Phys. Rev. A 85, 032119 (2012). arXiv:1112.4502.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.85.032119
arXiv: 1112.4502

[13] Tobias Fritz. „Beyond Bell tétel: korrelációs forgatókönyvek”. Új J. Phys. 14, 103001 (2012). arXiv:1206.5115.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​14/​10/​103001
arXiv: 1206.5115

[14] Thomas C. Fraser és Elie Wolfe. „Az ok-okozati kompatibilitási egyenlőtlenségek, amelyek kvantumsértéseket engednek be a háromszögszerkezetben”. Phys. Rev. A 98, 022113 (2018). arXiv:1709.06242.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.98.022113
arXiv: 1709.06242

[15] Thomas van Himbeeck, Jonatan Bohr Brask, Stefano Pironio, Ravishankar Ramanathan, Ana Belén Sainz és Elie Wolfe. „Kvantumsértések az instrumentális forgatókönyvben és kapcsolatuk a Bell forgatókönyvvel”. Quantum 3, 186 (2019). arXiv:1804.04119.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-09-16-186
arXiv: 1804.04119

[16] Armin Tavakoli, Alejandro Pozas-Kerstjens, Ming-Xing Luo és Marc-Olivier Renou. „Csengő nem lokalitás a hálózatokban”. Rep. Prog. Phys. 85, 056001 (2022). arXiv:2104.10700.
https://​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​ac41bb
arXiv: 2104.10700

[17] Alejandro Pozas-Kerstjens, Rafael Rabelo, Łukasz Rudnicki, Rafael Chaves, Daniel Cavalcanti, Miguel Navascués és Antonio Acín. „A klasszikus és kvantumkorrelációk halmazainak határolása hálózatokban”. Phys. Rev. Lett. 123, 140503 (2019). arXiv:1904.08943.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.140503
arXiv: 1904.08943

[18] Aditya Kela, Kai Von Prillwitz, Johan Åberg, Rafael Chaves és David Gross. „Semidefinit tesztek látens ok-okozati struktúrákra”. IEEE Trans. Inf. Theory 66, 339–349 (2020). arXiv:1701.00652.
https://​/​doi.org/​10.1109/​TIT.2019.2935755
arXiv: 1701.00652

[19] Johan Åberg, Ranieri Nery, Cristhiano Duarte és Rafael Chaves. „Kvantumhálózati topológiák félig meghatározott tesztjei”. Phys. Rev. Lett. 125, 110505 (2020). arXiv:2002.05801.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.110505
arXiv: 2002.05801

[20] Ming-Xing Luo. „Számításilag hatékony nemlineáris Bell-egyenlőtlenségek kvantumhálózatokhoz”. Phys. Rev. Lett. 120, 140402 (2018). arXiv:1707.09517.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.120.140402
arXiv: 1707.09517

[21] Marc-Olivier Renou, Yuyi Wang, Sadra Boreiri, Salman Beigi, Nicolas Gisin és Nicolas Brunner. „A kvantum- és jel nélküli erőforrások hálózatainak korrelációinak korlátai”. Phys. Rev. Lett. 123, 070403 (2019). arXiv:1901.08287.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.070403
arXiv: 1901.08287

[22] Elie Wolfe, Robert W. Spekkens és Tobias Fritz. „Az inflációs technika látens változókkal való oksági következtetéshez”. J. Causal Inference 7, 20170020 (2019). arXiv:1609.00672.
https://​/​doi.org/​10.1515/​jci-2017-0020
arXiv: 1609.00672

[23] Elie Wolfe, Alejandro Pozas-Kerstjens, Matan Grinberg, Denis Rosset, Antonio Acín és Miguel Navascués. „Kvantuminfláció: A kvantum-oksági kompatibilitás általános megközelítése”. Phys. Rev. X 11, 021043 (2021). arXiv:1909.10519.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.11.021043
arXiv: 1909.10519

[24] Nicolas Gisin, Jean-Daniel Bancal, Yu Cai, Patrick Remy, Armin Tavakoli, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Sandu Popescu és Nicolas Brunner. „A hálózatokban a nem lokalitás korlátozásai a jelzés hiánya és a függetlenség miatt”. Nat. Commun. 11, 2378 (2020). arXiv:1906.06495.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16137-4
arXiv: 1906.06495

[25] Alejandro Pozas-Kerstjens, Nicolas Gisin és Armin Tavakoli. „Teljes hálózati nem lokalitás”. Phys. Rev. Lett. 128, 010403 (2022). arXiv:2105.09325.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.128.010403
arXiv: 2105.09325

[26] Alejandro Pozas-Kerstjens, Nicolas Gisin és Marc-Olivier Renou. „A hálózati kvantum-nonlokalitás bizonyítása folytonos eloszláscsaládokban”. Phys. Rev. Lett. 130, 090201 (2023). arXiv:2203.16543.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.130.090201
arXiv: 2203.16543

[27] Emanuel-Cristian Boghiu, Elie Wolfe és Alejandro Pozas-Kerstjens. „Forráskód az inflációhoz”. Zenodo 7305544 (2022).
https://​/​doi.org/​10.5281/​zenodo.7305544

[28] Flavio Baccari, Daniel Cavalcanti, Peter Wittek és Antonio Acín. „Hatékony eszközfüggetlen összefonódás-észlelés többrészes rendszerekben”. Phys. Rev. X 7, 021042 (2017). arXiv:1612.08551.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.7.021042
arXiv: 1612.08551

[29] Greg ver Steeg és Aram Galstyan. „Rejtett változós modelleket korlátozó relaxációs sorozat”. In Proceedings of the Twenty-717th Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence. 726–11. oldal. UAI'2011Arlington, Virginia, USA (1106.1636). AUAI Nyomja meg. arXiv:XNUMX.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1106.1636
arXiv: 1106.1636

[30] Miguel Navascués és Elie Wolfe. „Az inflációs technika teljesen megoldja az ok-okozati kompatibilitási problémát”. J. Causal Inference 8, 70–91 (2020). arXiv:1707.06476.
https://​/​doi.org/​10.1515/​jci-2018-0008
arXiv: 1707.06476

[31] Laurens T. Ligthart és David Gross. „Az inflációs hierarchia és a polarizációs hierarchia teljes a kvantumbilokális forgatókönyvhöz” (2022). arXiv:2212.11299.
arXiv: 2212.11299

[32] Laurens T. Ligthart, Mariami Gachechiladze és David Gross. „A kvantum-oksági struktúrák konvergens inflációs hierarchiája” (2021). arXiv:2110.14659.
arXiv: 2110.14659

[33] Charles R. Harris, K. Jarrod Millman, Stéfan J. van der Walt és mások. „Tömbprogramozás NumPy segítségével”. Nature 585, 357–362 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-020-2649-2

[34] Aaron Meurer, Christopher P. Smith, Mateusz Paprocki és mások. „SymPy: szimbolikus számítástechnika Pythonban”. PeerJ Comput. Sci. 3, e103 (2017).
https://​/​doi.org/​10.7717/​peerj-cs.103

[35] Pauli Virtanen, Ralf Gommers, Travis E. Oliphant és mtsai. „SciPy 1.0: Alapvető algoritmusok a tudományos számítástechnikához Pythonban”. Nat. Methods 17, 261–272 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41592-019-0686-2

[36] Siu Kwan Lam, Antoine Pitrou és Stanley Seibert. „Numba: LLVM-alapú Python JIT fordító”. In Proceedings of the Second Workshop on the LLVM Compiler Infrastructure in HPC. LLVM '15 New York, NY, USA (2015). Számítógépek Szövetsége.
https://​/​doi.org/​10.1145/​2833157.2833162

[37] MOSEK ApS. „MOSEK Fusion API for Python”. https://​/​docs.mosek.com/​latest/​pythonfusion/​index.html (2019).
https://​/​docs.mosek.com/​latest/​pythonfusion/​index.html

[38] Johann Löfberg. „YALMIP: Eszköztár a MATLAB modellezéshez és optimalizáláshoz”. In Proceedings of the CACSD Conference. Taipei, Tajvan (2004). url: yalmip.github.io/​.
https://​/​yalmip.github.io/​

[39] Miguel Navascués, Stefano Pironio és Antonio Acín. „A kvantumkorrelációk halmazának határa”. Phys. Rev. Lett. 98, 010401 (2007). arXiv:quant-ph/​0607119.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.98.010401
arXiv:quant-ph/0607119

[40] Miguel Navascués, Stefano Pironio és Antonio Acín. „A kvantumkorrelációk halmazát jellemző félig meghatározott programok konvergens hierarchiája”. Új J. Phys. 10, 073013 (2008). arXiv:0803.4290.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013
arXiv: 0803.4290

[41] Stefano Pironio, Miguel Navascués és Antonio Acín. „Polinom-optimalizálási problémák konvergens relaxációi nem ingázó változókkal”. SIAM J. Optim. 20, 2157–2180 (2010). arXiv:0903.4368.
https://​/​doi.org/​10.1137/​090760155
arXiv: 0903.4368

[42] Tobias Moroder, Jean-Daniel Bancal, Yeong-Cherng Liang, Martin Hofmann és Otfried Gühne. „Eszközfüggetlen összefonódás-számszerűsítés és kapcsolódó alkalmazások”. Phys. Rev. Lett. 111, 030501 (2013). arXiv:1302.1336.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.030501
arXiv: 1302.1336

[43] Alejandro Pozas-Kerstjens. „Kvantuminformáció a kvantuminformáción kívül”. PhD értekezés. Universitat Politécnica de Catalunya. (2019). url: http://​/​hdl.handle.net/​10803/​667696.
http://​/​hdl.handle.net/​10803/​667696

[44] N. David Mermin. „A kvantumrejtélyek újralátogatása”. Amer. J. Phys. 58, 731-734 (1990).
https://​/​doi.org/​10.1119/​1.16503

[45] Paolo Abiuso, Kriváchy Tamás, Emanuel-Cristian Boghiu, Marc-Olivier Renou, Alejandro Pozas-Kerstjens és Antonio Acín. „Single-foton nonlokalitás kvantumhálózatokban”. Phys. Rev. Research 4, L012041 (2022). arXiv:2108.01726.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.4.L012041
arXiv: 2108.01726

[46] Mariami Gachechiladze, Nikolai Miklin és Rafael Chaves. „Az okozati hatások számszerűsítése kvantum-közös ok jelenlétében”. Phys. Rev. Lett. 125, 230401 (2020). arXiv:2007.01221.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.230401
arXiv: 2007.01221

[47] Iris Agresti, Davide Poderini, Leonardo Guerini, Michele Mancusi, Gonzalo Carvacho, Leandro Aolita, Daniel Cavalcanti, Rafael Chaves és Fabio Sciarrino. „Kísérleti eszközfüggetlen hitelesített véletlenszerűség generálás instrumentális oksági szerkezettel”. Commun. Phys. 3, 110 (2020). arXiv:1905.02027.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-020-0375-6
arXiv: 1905.02027

[48] Iris Agresti, Davide Poderini, Beatrice Polacchi, Nikolai Miklin, Mariami Gachechiladze, Alessia Suprano, Emanuele Polino, Giorgio Milani, Gonzalo Carvacho, Rafael Chaves és Fabio Sciarrino. „Kvantum-ok-okozati hatások kísérleti vizsgálata”. Sci. Adv. 8, eabm1515 (2022). arXiv:2108.08926.
https://​/​doi.org/​10.1126/​sciadv.abm1515
arXiv: 2108.08926

[49] Shane Mansfield és Tobias Fritz. „Hardy nem lokalitás paradoxona és a nem lokalitás lehetséges feltételei”. Megtalált. Phys. 42, 709–719 (2012). arXiv:1105.1819.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-012-9640-1
arXiv: 1105.1819

[50] Denis Rosset, Felipe Montealegre-Mora és Jean-Daniel Bancal. „RepLAB: A reprezentációs elmélet számítási/numerikus megközelítése”. In Kvantumelmélet és Szimmetriák. 643–653. oldal. CRM sorozat a matematikai fizikában. Proceedings of the 11th International Symposium, Montreal, Springer (2021). arXiv:1911.09154.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-030-55777-5_60
arXiv: 1911.09154

[51] Kim-Chuan Toh, Michael J. Todd és Reha H. Tüüncü. „SDPT3 – MATLAB szoftvercsomag félig meghatározott programozáshoz”. Optim. Metods Softw. 11, 545–581 (1999).
https://​/​doi.org/​10.1080/​10556789908805762

[52] Steven Diamond és Stephen Boyd. „CVXPY: Pythonba ágyazott modellező nyelv konvex optimalizáláshoz”. J. Mach. Tanul. Res. 17, 1–5 (2016). arXiv:1603.00943.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1603.00943
arXiv: 1603.00943

[53] Brendan O'Donoghue, Eric Chu, Neal Parikh és Stephen Boyd. „SCS: Splitting Conic Solver”. https://​/​github.com/​cvxgrp/​scs (2021).
https://​/​github.com/​cvxgrp/​scs

[54] Gurobi Optimization, LLC. „Gurobi Optimizer Reference Manual”. https://​/​www.gurobi.com (2022).
https://​/​www.gurobi.com

[55] Guillaume Sagnol és Maximilian Stahlberg. „PICOS: Python interfész a kúpos optimalizálási megoldókhoz”. J. Nyílt forráskódú szoftver. 7, 3915 (2022).
https://​/​doi.org/​10.21105/​joss.03915

[56] Martin S. Andersen, Joachim Dahl és Lieven Vandenberghe. „CVXOPT: Python szoftver konvex optimalizáláshoz”. http://​/​cvxopt.org/​ (2015).
http://​/​cvxopt.org/​

[57] Daniel Brosch és Etienne de Klerk. „Jordán szimmetriacsökkentés a kúpoptimalizáláshoz a kétszeresen nemnegatív kúp felett: elmélet és szoftver”. Optim. Módszerek Softw. 37, 2001–2020 (2022). arXiv:2001.11348.
https://​/​doi.org/​10.1080/​10556788.2021.2022146
arXiv: 2001.11348

Idézi

[1] Robin Lorenz és Sean Tull, „Cusal model in string diagrams”, arXiv: 2304.07638, (2023).

A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2023-05-05 01:00:09). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.

On Crossref által idézett szolgáltatás művekre hivatkozó adat nem található (utolsó próbálkozás 2023-05-05 01:00:08).

Időbélyeg:

Még több Quantum Journal