Memperluas asumsi pengambilan sampel yang adil menggunakan diagram sebab akibat

Memperluas asumsi pengambilan sampel yang adil menggunakan diagram sebab akibat

Stempel Waktu: 13 Januari 2023 6

Valentin Gebhart dan Augusto Smerzi

QSTAR, INO-CNR dan LENSA, Largo Enrico Fermi 2, 50125 Firenze, Italia

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Membuang hasil pengukuran yang tidak diinginkan dalam eksperimen Bell membuka celah deteksi yang mencegah demonstrasi konklusif nonlokalitas. Karena menutup celah deteksi merupakan tantangan teknis utama bagi banyak eksperimen Bell praktis, biasanya diasumsikan apa yang disebut asumsi pengambilan sampel yang adil (FSA) yang, dalam bentuk aslinya, menyatakan bahwa statistik yang dipilih secara kolektif adalah sampel yang adil dari statistik ideal. Di sini, kami menganalisis FSA dari sudut pandang inferensi kausal: Kami menurunkan struktur kausal yang harus ada dalam model kausal mana pun yang dengan setia merangkum FSA. Ini memberikan pendekatan yang mudah, intuitif, dan menyatukan yang mencakup berbagai bentuk FSA yang diterima dan menggarisbawahi apa yang sebenarnya diasumsikan saat menggunakan FSA. Kami kemudian menunjukkan bahwa FSA tidak hanya dapat diterapkan dalam skenario dengan detektor atau kehilangan transmisi yang tidak ideal, tetapi juga dalam eksperimen ideal di mana hanya sebagian korelasi yang dipilih setelahnya, misalnya, ketika tujuan partikel berada dalam keadaan superposisi. Akhirnya, kami menunjukkan bahwa FSA juga berlaku dalam skenario multipartit yang menguji nonlokalitas multipartit (asli).

Memperluas asumsi pengambilan sampel yang adil menggunakan diagram sebab akibat PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. Ai.

Gambar unggulan: Struktur kausal dari penjelasan tepat tentang asumsi pengambilan sampel yang adil.

Ringkasan populer

Salah satu kendala utama dalam demonstrasi Bell nonlocality adalah persyaratan untuk detektor yang sangat efisien. Kesulitan yang menantang ini biasanya dihindari dengan mengasumsikan bahwa kemungkinan penjelasan realistik-lokal dari statistik yang diamati dibatasi, yang dikenal sebagai asumsi sampling wajar (FSA). Dalam karya ini, kami memperoleh struktur yang diperlukan dalam diagram sebab akibat dari model variabel lokal-tersembunyi, yang harus ada untuk merangkum FSA dengan tepat. Struktur ini menyoroti apa yang benar-benar diasumsikan ketika mengasumsikan FSA, dan dapat digunakan untuk membandingkan berbagai bentuk FSA yang ditemukan dalam literatur. Akhirnya, kami menunjukkan bahwa diagram sebab akibat FSA juga dapat diterapkan dalam eksperimen Bell di mana tujuan partikelnya acak, atau dalam eksperimen multipartit yang menguji nonlokalitas multipartit asli.

โ–บ data BibTeX

โ–บ Referensi

[1] John S Bell. "Pada paradoks einstein podolsky rosen". Fisika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] John S Bell. โ€œTeori Kearifan Lokalโ€. Dalam Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics: Collected Papers on Quantum Philosophy. Halaman 52โ€“62. Cambridge University Press (2004). 2 edisi.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511815676

[3] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani, and Stephanie Wehner. "Bell nonlocality". Pendeta Mod. Fisika. 86, 419โ€“478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[4] Mutiara Yudea. "Kausalitas: Model, penalaran, dan inferensi". Pers Universitas Cambridge. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[5] Philip M. Pearle. "Contoh variabel tersembunyi berdasarkan penolakan data". Fisika. Pdt.D 2, 1418โ€“1425 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.2.1418

[6] John F. Clauser dan Michael A. Horne. "Konsekuensi eksperimental dari teori lokal objektif". Fisika. Pdt.D 10, 526โ€“535 (1974).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.10.526

[7] DS Tasca, SP Walborn, F. Toscano, and PH Souto Ribeiro. "Pengamatan korelasi merdu popescu-rohrlich melalui pemilihan pasca negara gaussian". Fisika. Pendeta A 80, 030101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.030101

[8] Ilja Gerhardt, Qin Liu, Antรญa Lamas-Linares, Johannes Skaar, Valerio Scarani, Vadim Makarov, and Christian Kurtsiefer. "Eksperimental memalsukan pelanggaran ketidaksetaraan lonceng". Fisika. Pendeta Lett. 107, 170404 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.170404

[9] Enrico Pomarico, Bruno Sanguinetti, Pavel Sekatski, Hugo Zbinden, and Nicolas Gisin. "Amplifikasi eksperimental foton terjerat: bagaimana jika celah deteksi diabaikan?". J. Phys baru. 13, 063031 (2011).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹13/โ€‹6/โ€‹063031

[10] J Romero, D Giovannini, DS Tasca, SM Barnett, dan MJ Padgett. "Korelasi dua foton yang disesuaikan dan pengambilan sampel yang adil: kisah peringatan". J. Phys baru. 15, 083047 (2013).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹15/โ€‹8/โ€‹083047

[11] N.David Mermin. โ€œEksperimen EPRโ€”pemikiran tentang โ€œcelahโ€โ€. Ann. NY Acad. Sains. 480, 422โ€“427 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1111 / j.1749-6632.1986.tb12444.x

[12] Philippe H.Eberhard. "Tingkat latar belakang dan efisiensi kontra diperlukan untuk percobaan einstein-podolsky-rosen bebas celah". Fisika. Pdt. A 47, R747โ€“R750 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

[13] Fabio Sciarrino, Giuseppe Vallone, Adรกn Cabello, and Paolo Mataloni. "Eksperimen Bell dengan sumber tujuan acak". Fisika. Rev A 83, 032112 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.032112

[14] Anupam Garg dan ND Mermin. "Inefisiensi detektor dalam percobaan einstein-podolsky-rosen". Fisika. Pdt. D 35, 3831โ€“3835 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3831

[15] Jan-ร…ke Larsson. "Ketidaksetaraan Bell dan inefisiensi detektor". Fisika. Pdt. A 57, 3304โ€“3308 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.3304

[16] Mary A Rowe, David Kielpinski, Volker Meyer, Charles A Sackett, Wayne M Itano, Christopher Monroe, and David J Wineland. "Pelanggaran eksperimental ketidaksetaraan lonceng dengan deteksi efisien". Alam 409, 791โ€“794 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35057215

[17] DN Matsukevich, P. Maunz, DL Moehring, S. Olmschenk, dan C. Monroe. "Bell pelanggaran ketidaksetaraan dengan dua qubit atom jarak jauh". Fisika. Pendeta Lett. 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, and PG Kwiat. "Uji nonlocality kuantum, dan aplikasi bebas celah deteksi". Fisika. Pendeta Lett. 111, 130406 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130406

[19] Lynden K. Shalm, Evan Meyer-Scott, Bradley G. Christensen, Peter Bierhorst, Michael A. Wayne, Martin J. Stevens, Thomas Gerrits, Scott Glancy, Deny R. Hamel, Michael S. Allman, Kevin J. Coakley, Shellee D. Dyer, Carson Hodge, Adriana E. Lita, Varun B. Verma, Camilla Lambrocco, Edward Tortorici, Alan L. Migdall, Yanbao Zhang, Daniel R. Kumor, William H. Farr, Francesco Marsili, Matthew D. Shaw, Jeffrey A. Stern, Carlos Abellรกn, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Thomas Jennewein, Morgan W. Mitchell, Paul G. Kwiat, Joshua C. Bienfang, Richard P. Mirin, Emanuel Knill, and Sae Woo Nam. โ€œTes realisme lokal yang kuat dan bebas celahโ€. Fisika. Pendeta Lett. 115, 250402 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250402

[20] Marissa Giustina, Marijn AM Versteegh, Sรถren Wengerowsky, Johannes Handsteiner, Armin Hochrainer, Kevin Phelan, Fabian Steinlechner, Johannes Kofler, Jan-ร…ke Larsson, Carlos Abellรกn, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Morgan W. Mitchell, Jรถrn Beyer, Thomas Gerrits, Adriana E. Lita, Lynden K. Shalm, Sae Woo Nam, Thomas Scheidl, Rupert Ursin, Bernhard Wittmann, and Anton Zeilinger. "Uji teorema lonceng bebas-celah-signifikan dengan foton terjerat". Fisika. Pendeta Lett. 115, 250401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250401

[21] Bas Hensen, Hannes Bernien, Anaรฏs E Drรฉau, Andreas Reiserer, Norbert Kalb, Machiel S Blok, Just Ruitenberg, Raymond FL Vermeulen, Raymond N Schouten, Carlos Abellรกn, dkk. โ€œPelanggaran ketimpangan lonceng bebas celah menggunakan spin elektron yang dipisahkan sejauh 1.3 kilometerโ€. Alam 526, 682โ€“686 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759

[22] John F. Clauser, Michael A. Horne, Abner Shimony, dan Richard A. Holt. โ€œUsulan percobaan untuk menguji teori variabel tersembunyi lokalโ€. fisik. Pdt. Lett. 23, 880โ€“884 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[23] Dominic W. Berry, Hyunseok Jeong, Magdalena Stobiล„ska, and Timothy C. Ralph. "Asumsi pengambilan sampel yang adil tidak diperlukan untuk menguji realisme lokal". Fisika. Rev A 81, 012109 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012109

[24] Davide Orsucci, Jean-Daniel Bancal, Nicolas Sangouard, and Pavel Sekatski. โ€œBagaimana pasca-pemilihan memengaruhi klaim yang tidak bergantung pada perangkat berdasarkan asumsi pengambilan sampel yang adilโ€. Kuantum 4, 238 (2020).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.22331/โ€‹q-2020-03-02-238

[25] Igor Marinkoviฤ‡, Andreas Wallucks, Ralf Riedinger, Sungkun Hong, Markus Aspelmeyer, and Simon Grรถblacher. "Tes bel optomekanis". Fisika. Pendeta Lett. 121, 220404 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.220404

[26] Dominik Rauch, Johannes Handsteiner, Armin Hochrainer, Jason Gallicchio, Andrew S. Friedman, Calvin Leung, Bo Liu, Lukas Bulla, Sebastian Ecker, Fabian Steinlechner, Rupert Ursin, Beili Hu, David Leon, Chris Benn, Adriano Ghedina, Massimo Cecconi, Alan H. Guth, David I. Kaiser, Thomas Scheidl, dan Anton Zeilinger. "Uji bel kosmik menggunakan pengaturan pengukuran acak dari quasar pergeseran merah tinggi". Fisika. Pendeta Lett. 121, 080403 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.080403

[27] Emanuele Polino, Iris Agresti, Davide Poderini, Gonzalo Carvacho, Giorgio Milani, Gabriela Barreto Lemos, Rafael Chaves, and Fabio Sciarrino. "Pengujian perangkat-independen dari percobaan pilihan yang tertunda". Fisika. Rev A 100, 022111 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022111

[28] S. Gรณmez, A. Mattar, I. Machuca, ES Gรณmez, D. Cavalcanti, O. Jimรฉnez Farรญas, A. Acรญn, and G. Lima. "Investigasi eksperimental dari keadaan terjerat sebagian untuk pembuatan keacakan yang tidak tergantung perangkat dan protokol pengujian mandiri". Fisika. Pdt. A 99, 032108 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032108

[29] Davide Poderini, Iris Agresti, Guglielmo Marchese, Emanuele Polino, Taira Giordani, Alessia Suprano, Mauro Valeri, Giorgio Milani, Nicolรฒ Spagnolo, Gonzalo Carvacho, dkk. "Pelanggaran eksperimental n-lokalitas dalam jaringan kuantum bintang". Nat. Komunal. 11, 1โ€“8 (2020).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹s41467-020-16189-6

[30] Santiago Tarrago Velez, Vivishek Sudhir, Nicolas Sangouard, and Christophe Galland. "Korelasi bel antara cahaya dan getaran pada kondisi sekitar". Sains. Lanjut 6, eabb0260 (2020).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1126/โ€‹sciadv.abb0260

[31] Iris Agresti, Davide Poderini, Leonardo Guerini, Michele Mancusi, Gonzalo Carvacho, Leandro Aolita, Daniel Cavalcanti, Rafael Chaves, and Fabio Sciarrino. "Generasi keacakan bersertifikat independen perangkat eksperimental dengan struktur kausal instrumental". Komunal. Fisika. 3, 1โ€“7 (2020).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹s42005-020-0375-6

[32] Peter Spirtes, Clark N Glymour, Richard Scheines, dan David Heckerman. "Penyebab, prediksi, dan pencarian". pers MIT. (2000).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[33] Christopher J Wood dan Robert W Spekkens. "Pelajaran tentang algoritme penemuan kausal untuk korelasi kuantum: penjelasan kausal tentang pelanggaran ketidaksetaraan lonceng memerlukan penyesuaian yang tepat". J. Phys baru. 17, 033002 (2015).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹17/โ€‹3/โ€‹033002

[34] John-Mark A. Allen, Jonathan Barrett, Dominic C. Horsman, Ciarรกn M. Lee, dan Robert W. Spekkens. "Penyebab umum kuantum dan model kausal kuantum". Fisika. Pdt.X 7, 031021 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031021

[35] Eric G. Cavalcanti. โ€œModel kausal klasik untuk pelanggaran ketidaksetaraan bell dan kochen-specker membutuhkan penyesuaian yang tepatโ€. Fisika. Pdt.X 8, 021018 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021018

[36] Pawel Blasiak, Ewa Borsuk, and Marcin Markiewicz. "Pada pemilihan pasca yang aman untuk tes Bell dengan detektor ideal: Pendekatan diagram kausal". Kuantum 5, 575 (2021).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.22331/โ€‹q-2021-11-11-575

[37] Valentin Gebhart, Luca Pezzรจ, and Augusto Smerzi. "Nonlokalitas multipartit asli dengan pemilihan pasca diagram kausal". Fisika. Pendeta Lett. 127, 140401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.140401

[38] Valentin Gebhart dan Augusto Smerzi. โ€œPostseleksi kebetulan untuk nonlocality multipartit asli: diagram kausal dan efisiensi ambang batasโ€ (2022). Fisika. Pdt. A 106, 062202 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.062202

[39] Bernard Yurke dan David Stoler. "Eksperimen ketidaksetaraan Bell menggunakan sumber partikel independen". Fisika. Pdt. A 46, 2229โ€“2234 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.46.2229

[40] Bernard Yurke dan David Stoler. "Efek Einstein-podolsky-rosen dari sumber partikel independen". Fisika. Pendeta Lett. 68, 1251โ€“1254 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.1251

[41] JD Franson. "Bell ketidaksetaraan untuk posisi dan waktu". Fisika. Pendeta Lett. 62, 2205โ€“2208 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.62.2205

[42] Sven Aerts, Paul Kwiat, Jan-ร…ke Larsson, and Marek ลปukowski. "Eksperimen tipe franson dua foton dan realisme lokal". Fisika. Pendeta Lett. 83, 2872โ€“2875 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.2872

[43] Jonathan Jogenfors, Ashraf Mohamed Elhassan, Johan Ahrens, Mohamed Bourennane, and Jan ร…ke Larsson. "Meretas tes bel menggunakan cahaya klasik dalam distribusi kunci kuantum berbasis keterikatan energi-waktu". Sains. Lanjut 1, e1500793 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1500793

[44] Adรกn Cabello, Alessandro Rossi, Giuseppe Vallone, Francesco De Martini, and Paolo Mataloni. "Eksperimen bel yang diusulkan dengan keterikatan energi-waktu yang asli". Fisika. Pendeta Lett. 102, 040401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.040401

[45] G. Lima, G. Vallone, A. Chiuri, A. Cabello, and P. Mataloni. "Pelanggaran ketidaksetaraan bel eksperimental tanpa celah pascapemilihan". Fisika. Rev A 81, 040101 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.040101

[46] George Svetlichny. "Membedakan tiga benda dari ketidakterpisahan dua benda dengan ketidaksetaraan tipe lonceng". Fisika. Pdt.D 35, 3066โ€“3069 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3066

[47] N.David Mermin. "Keterikatan kuantum yang ekstrem dalam superposisi keadaan yang berbeda secara makroskopik". Fisika. Pendeta Lett. 65, 1838โ€“1840 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838

[48] Jean-Daniel Bancal, Cyril Branciard, Nicolas Gisin, and Stefano Pironio. "Mengukur nonlokalitas multipartit". Fisika. Pendeta Lett. 103, 090503 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.090503

[49] Jean-Daniel Bancal, Jonathan Barrett, Nicolas Gisin, and Stefano Pironio. "Definisi nonlokalitas multipartit". Fisika. Rev A 88, 014102 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.014102

[50] Patricia Contreras-Tejada, Carlos Palazuelos, dan Julio I. de Vicente. "Nonlocality multipartit asli adalah intrinsik untuk jaringan kuantum". Fisika. Pendeta Lett. 126, 040501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.040501

[51] Miguel Navascuรฉs, Elie Wolfe, Denis Rosset, and Alejandro Pozas-Kerstjens. โ€œKeterikatan multipartit jaringan asliโ€. Fisika. Pendeta Lett. 125, 240505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.240505

[52] Debashis Saha dan Marcin Pawล‚owski. "Struktur kuantum dan menyiarkan korelasi nonlokal". Fisika. Pdt. A 92, 062129 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.062129

[53] David Schmid, Thomas C. Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belen Sainz, Elie Wolfe, and Robert W. Spekkens. โ€œMemahami interaksi keterjeratan dan nonlokalitas: memotivasi dan mengembangkan cabang baru teori keterjeratanโ€ (2021). arXiv:2004.09194.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.48550/โ€‹arxiv.2004.09194
arXiv: 2004.09194

[54] Xavier Coiteux-Roy, Elie Wolfe, dan Marc-Olivier Renou. โ€œTidak ada teori kausal bipartit-nonlokal yang dapat menjelaskan korelasi alamโ€. Fisika. Pendeta Lett. 127, 200401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200401

[55] Rafael Chaves, Daniel Cavalcanti, and Leandro Aolita. "Hierarki kausal dari multipartite Bell nonlocality". Kuantum 1, 23 (2017).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.22331/โ€‹q-2017-08-04-23

Dikutip oleh

[1] Valentin Gebhart dan Augusto Smerzi, "Kebetulan pascapemilihan untuk nonlokalitas multipartit asli: diagram kausal dan efisiensi ambang batas", Ulasan Fisik A 106 6, 062202 (2022).

Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2023-01-13 11:42:16). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.

Tidak dapat mengambil Crossref dikutip oleh data selama upaya terakhir 2023-01-13 11:42:15: Tidak dapat mengambil data yang dikutip oleh untuk 10.22331 / q-2023-01-13-897 dari Crossref. Ini normal jika DOI terdaftar baru-baru ini.

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Stempel Waktu:

Lebih dari Jurnal Kuantum