Inflasi: pustaka Python untuk kompatibilitas kausal klasik dan kuantum

Inflasi: pustaka Python untuk kompatibilitas kausal klasik dan kuantum

Emanuel-Cristian Boghiu1, Elie Wolfe2, dan Alejandro Pozas-Kerstjens3

1ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, Institut Sains dan Teknologi Barcelona, โ€‹โ€‹08860 Castelldefels (Barcelona), Spanyol
2Perimeter Institute for Theoretical Physics, 31 Caroline St.N., Waterloo, Ontario, Kanada, N2L 2Y5
3Instituto de Ciencias Matemรกticas (CSIC-UAM-UC3M-UCM), 28049 Madrid, Spanyol

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

Abstrak

Kami memperkenalkan Inflasi, pustaka Python untuk menilai apakah distribusi probabilitas yang diamati kompatibel dengan penjelasan kausal. Ini adalah masalah utama dalam ilmu teoretis dan terapan, yang baru-baru ini menyaksikan kemajuan signifikan dari bidang nonlokalitas kuantum, yaitu dalam pengembangan teknik inflasi. Inflasi adalah perangkat yang dapat diperluas yang mampu memecahkan masalah kompatibilitas kausal murni dan pengoptimalan atas (relaksasi) serangkaian korelasi yang kompatibel baik dalam paradigma klasik maupun kuantum. Pustaka ini dirancang untuk menjadi modular dan dengan kemampuan siap pakai, sekaligus menjaga akses mudah ke objek tingkat rendah untuk modifikasi khusus.

Salah satu tantangan utama dalam sains adalah mengidentifikasi penyebab di balik beberapa korelasi yang diamati. Apakah vaksin efektif melawan suatu penyakit? Apakah menaikkan gaji mendorong pengeluaran? Semua pertanyaan ini dapat dirumuskan dan dianalisis menggunakan alat inferensi kausal, tetapi seringkali sulit dijawab secara numerik. Baru-baru ini, alat baru telah muncul di bidang nonlokalitas kuantum, yang disebut metode inflasi, yang memungkinkan untuk melonggarkan masalah sulit ini menjadi masalah yang dapat diselesaikan secara numerik. Dalam karya ini kami menyajikan paket Python yang mengimplementasikan metode tersebut.

โ–บ data BibTeX

โ–บ Referensi

[1] Mutiara Yudea. "Kausalitas: Model, Penalaran, dan Inferensi". Pers Universitas Cambridge. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[2] Dan Geiger dan Christopher Meek. "Eliminasi quantifier untuk masalah statistik". Dalam Prok. Konferensi ke-15 Uncert. Artifisial Intell. (AUAI, 1999). Halaman 226โ€“235. (1995). arXiv:1301.6698.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.48550/โ€‹arXiv.1301.6698
arXiv: 1301.6698

[3] Jin Tian dan Judea Pearl. "Tentang implikasi yang dapat diuji dari model kausal dengan variabel tersembunyi". Dalam Prok. Konferensi ke-18 Uncert. Artifisial Intell. (AUAI, 2002). Halaman 519โ€“527. (2002). arXiv:1301.0608.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.48550/โ€‹arXiv.1301.0608
arXiv: 1301.0608

[4] Luis David Garcia, Michael Stillman, dan Bernd Sturmfels. "Geometri aljabar jaringan Bayesian". J.Simbol. Komputer. 39, 331โ€“355 (2005). arXiv:matematika/โ€‹0301255.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.jsc.2004.11.007
arXiv: math / 0301255

[5] Louis David Garcia. "Statistik aljabar dalam pemilihan model". Dalam Prok. Konferensi ke-20 Uncert. Artifisial Intell. (AUAI, 2004). Halaman 177โ€“184. (2014). arXiv:1207.4112.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.48550/โ€‹arXiv.1207.4112
arXiv: 1207.4112

[6] Ciarรกn M. Lee dan Robert W. Spekkens. "Inferensi kausal melalui geometri aljabar: Tes kelayakan untuk struktur kausal fungsional dengan dua variabel observasi biner". J. Inferensi Kausal 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, and Stephanie Wehner. "Bell nonlocality". Pendeta Mod. Fisika. 86, 419โ€“478 (2014). arXiv:1303.2849.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419
arXiv: 1303.2849

[8] John S. Bell. "Tentang paradoks Einstein-Podolsky-Rosen". Fisika Fizika Fizika 1, 195โ€“200 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[9] Christopher J. Wood dan Robert W. Spekkens. "Pelajaran tentang algoritme penemuan kausal untuk korelasi kuantum: penjelasan kausal tentang pelanggaran ketidaksetaraan Bell memerlukan penyempurnaan". J. Phys baru. 17, 033002 (2015). arXiv:1208.4119.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹17/โ€‹3/โ€‹033002
arXiv: 1208.4119

[10] Rafael Chaves, Richard Kueng, Jonatan B. Brask, and David Gross. "Kerangka pemersatu untuk relaksasi asumsi kausal dalam teorema Bell". Fisika. Pendeta Lett. 114, 140403 (2015). arXiv:1411.4648.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.140403
arXiv: 1411.4648

[11] Cyril Branciard, Nicolas Gisin, and Stefano Pironio. "Mengkarakterisasi korelasi nonlokal yang dibuat melalui pertukaran keterikatan". Fisika. Pendeta 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, and Stefano Pironio. "Korelasi bilokal versus nonbilokal dalam eksperimen pertukaran keterikatan". Fisika. Rev A 85, 032119 (2012). arXiv:1112.4502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.032119
arXiv: 1112.4502

[13] Tobias Fritz. "Di luar teorema Bell: skenario korelasi". J. Phys baru. 14, 103001 (2012). arXiv:1206.5115.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹14/โ€‹10/โ€‹103001
arXiv: 1206.5115

[14] Thomas C. Fraser dan Elie Wolfe. "Ketidaksetaraan kompatibilitas kausal mengakui pelanggaran kuantum dalam struktur segitiga". Fisika. Pdt. 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 Belรฉn Sainz, and Elie Wolfe. "Pelanggaran kuantum dalam skenario Instrumental dan hubungannya dengan skenario Bell". Kuantum 3, 186 (2019). arXiv:1804.04119.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.22331/โ€‹q-2019-09-16-186
arXiv: 1804.04119

[16] Armin Tavakoli, Alejandro Pozas-Kerstjens, Ming-Xing Luo, and Marc-Olivier Renou. "Bell nonlocality dalam jaringan". Rep.Prog. Fisika. 85, 056001 (2022). arXiv:2104.10700.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1361-6633/โ€‹ac41bb
arXiv: 2104.10700

[17] Alejandro Pozas-Kerstjens, Rafael Rabelo, ลukasz Rudnicki, Rafael Chaves, Daniel Cavalcanti, Miguel Navascuรฉs, and Antonio Acรญn. "Membatasi set korelasi klasik dan kuantum dalam jaringan". Fisika. Pendeta 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 ร…berg, Rafael Chaves, and David Gross. "Tes semidefinite untuk struktur kausal laten". Trans IEEE. Inf. Teori 66, 339โ€“349 (2020). arXiv:1701.00652.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2935755
arXiv: 1701.00652

[19] Johan ร…berg, Ranieri Nery, Cristhiano Duarte, and Rafael Chaves. "Tes semidefinite untuk topologi jaringan kuantum". Fisika. Pendeta Lett. 125, 110505 (2020). arXiv:2002.05801.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.110505
arXiv: 2002.05801

[20] Ming-Xing Luo. "Ketidaksetaraan Bell nonlinier yang efisien secara komputasi untuk jaringan kuantum". Fisika. Pendeta 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, and Nicolas Brunner. "Batas korelasi dalam jaringan untuk sumber daya kuantum dan tanpa pensinyalan". Fisika. Pendeta Lett. 123, 070403 (2019). arXiv:1901.08287.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.070403
arXiv: 1901.08287

[22] Elie Wolfe, Robert W. Spekkens, dan Tobias Fritz. "Teknik inflasi untuk inferensi kausal dengan variabel laten". J. Inferensi Kausal 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 Acรญn, and Miguel Navascuรฉs. "Inflasi kuantum: Pendekatan umum untuk kompatibilitas kausal kuantum". Fisika. Pdt. 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, and Nicolas Brunner. "Kendala pada nonlokalitas dalam jaringan dari tanpa pensinyalan dan independensi". Nat. Komunal. 11, 2378 (2020). arXiv:1906.06495.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹s41467-020-16137-4
arXiv: 1906.06495

[25] Alejandro Pozas-Kerstjens, Nicolas Gisin, and Armin Tavakoli. "Nonlokalitas jaringan penuh". Fisika. Pendeta Lett. 128, 010403 (2022). arXiv:2105.09325.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.010403
arXiv: 2105.09325

[26] Alejandro Pozas-Kerstjens, Nicolas Gisin, and Marc-Olivier Renou. "Bukti nonlokalitas kuantum jaringan dalam keluarga distribusi berkelanjutan". Fisika. Pendeta Lett. 130, 090201 (2023). arXiv:2203.16543.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.090201
arXiv: 2203.16543

[27] Emanuel-Cristian Boghiu, Elie Wolfe, and Alejandro Pozas-Kerstjens. "Kode sumber untuk inflasi". Zenodo 7305544 (2022).
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.7305544

[28] Flavio Baccari, Daniel Cavalcanti, Peter Wittek, and Antonio Acรญn. "Deteksi keterikatan independen perangkat yang efisien untuk sistem multipartit". Fisika. Pdt.X 7, 021042 (2017). arXiv:1612.08551.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.021042
arXiv: 1612.08551

[29] Greg ver Steeg dan Aram Galstyan. "Urutan relaksasi yang membatasi model variabel tersembunyi". Dalam Prosiding Konferensi Kedua Puluh Tujuh tentang Ketidakpastian dalam Kecerdasan Buatan. Halaman 717โ€“726. UAI'11Arlington, Virginia, AS (2011). Pers AUAI. arXiv:1106.1636.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.48550/โ€‹arXiv.1106.1636
arXiv: 1106.1636

[30] Miguel Navascuรฉs dan Elie Wolfe. "Teknik inflasi sepenuhnya memecahkan masalah kompatibilitas kausal". J. Inferensi Kausal 8, 70 โ€“ 91 (2020). arXiv:1707.06476.
https: / / doi.org/ 10.1515 / jci-2018-0008
arXiv: 1707.06476

[31] Laurens T. Ligthart dan David Gross. โ€œHierarki inflasi dan hierarki polarisasi sudah lengkap untuk skenario bilokal kuantumโ€ (2022). arXiv:2212.11299.
arXiv: 2212.11299

[32] Laurens T. Ligthart, Mariami Gachechiladze, and David Gross. โ€œHierarki inflasi konvergen untuk struktur kausal kuantumโ€ (2021). arXiv:2110.14659.
arXiv: 2110.14659

[33] Charles R. Harris, K. Jarrod Millman, Stรฉfan J. van der Walt, dkk. โ€œPemrograman array dengan NumPyโ€. Alam 585, 357โ€“362 (2020).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹s41586-020-2649-2

[34] Aaron Meurer, Christopher P. Smith, Mateusz Paprocki, dkk. "SymPy: komputasi simbolik dengan Python". PeerJ Comput. Sains. 3, e103 (2017).
https: / / doi.org/ 10.7717 / peerj-cs.103

[35] Pauli Virtanen, Ralf Gommers, Travis E. Oliphant, dkk. "SciPy 1.0: Algoritma Dasar untuk Komputasi Ilmiah dengan Python". Nat. Metode 17, 261โ€“272 (2020).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹s41592-019-0686-2

[36] Siu Kwan Lam, Antoine Pitrou, and Stanley Seibert. โ€œNumba: Compiler Python JIT berbasis LLVMโ€. Dalam Prosiding Lokakarya Kedua tentang Infrastruktur Penyusun LLVM di HPC. LLVM '15 New York, NY, AS (2015). Asosiasi Mesin Komputasi.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 2833157.2833162

[37] MOSEK ApS. "MOSEK Fusion API untuk Python". https://โ€‹/โ€‹docs.mosek.com/โ€‹latest/โ€‹pythonfusion/โ€‹index.html (2019).
https://โ€‹/โ€‹docs.mosek.com/โ€‹latest/โ€‹pythonfusion/โ€‹index.html

[38] Johann Lofberg. โ€œYALMIP: Toolbox untuk pemodelan dan optimasi di MATLABโ€. Dalam Prosiding Konferensi CACSD. Taipei, Taiwan (2004). url: yalmip.github.io/โ€‹.
https://โ€‹/โ€‹yalmip.github.io/โ€‹

[39] Miguel Navascues, Stefano Pironio, dan Antonio Acรญn. "Membatasi himpunan korelasi kuantum". Fisika. Pendeta Lett. 98, 010401 (2007). arXiv:quant-ph/โ€‹0607119.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.010401
arXiv: quant-ph / 0607119

[40] Miguel Navascues, Stefano Pironio, dan Antonio Acรญn. "Hierarki konvergen dari program semidefinisi yang menjadi ciri himpunan korelasi kuantum". J. Phys baru. 10, 073013 (2008). arXiv:0803.4290.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹10/โ€‹7/โ€‹073013
arXiv: 0803.4290

[41] Stefano Pironio, Miguel Navascuรฉs, dan Antonio Acรญn. "Relaksasi konvergen dari masalah optimisasi polinomial dengan variabel non-komuter". SIAM J. Optimal. 20, 2157โ€“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, and Otfried Gรผhne. โ€œKuantifikasi keterikatan yang tidak tergantung perangkat dan aplikasi terkaitโ€. Fisika. Pendeta Lett. 111, 030501 (2013). arXiv:1302.1336.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.030501
arXiv: 1302.1336

[43] Alejandro Pozas-Kerstjens. "Informasi kuantum di luar informasi kuantum". tesis PhD. Universitat Politรฉcnica de Catalunya. (2019). url: http://โ€‹/โ€‹hdl.handle.net/โ€‹10803/โ€‹667696.
http: / / hdl.handle.net/ 10803/667696

[44] N.David Mermin. "Misteri kuantum ditinjau kembali". Amer. J.Fis. 58, 731โ€“734 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.16503

[45] Paolo Abiuso, Tamรกs Krivรกchy, Emanuel-Cristian Boghiu, Marc-Olivier Renou, Alejandro Pozas-Kerstjens, and Antonio Acรญn. "Nonlokalitas foton tunggal dalam jaringan kuantum". Fisika. Pendeta Penelitian 4, L012041 (2022). arXiv:2108.01726.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1103/โ€‹PhysRevResearch.4.L012041
arXiv: 2108.01726

[46] Mariami Gachechiladze, Nikolai Miklin, dan Rafael Chaves. "Mengukur pengaruh kausal di hadapan penyebab umum kuantum". Fisika. Pendeta 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, and Fabio Sciarrino. "Generasi keacakan bersertifikat independen perangkat eksperimental dengan struktur kausal instrumental". Komunal. Fisika. 3, 110 (2020). arXiv:1905.02027.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹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, and Fabio Sciarrino. "Uji eksperimental pengaruh kausal kuantum". Sains. Lanjut 8, eabm1515 (2022). arXiv:2108.08926.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1126/โ€‹sciadv.abm1515
arXiv: 2108.08926

[49] Shane Mansfield dan Tobias Fritz. "Paradoks non-lokalitas Hardy dan kondisi kemungkinan untuk non-lokalitas". Ditemukan. Fisika. 42, 709โ€“719 (2012). arXiv:1105.1819.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹s10701-012-9640-1
arXiv: 1105.1819

[50] Denis Rosset, Felipe Montealegre-Mora, dan Jean-Daniel Bancal. "RepLAB: Pendekatan komputasi / numerik untuk teori representasi". Dalam Teori Kuantum dan Simetri. Halaman 643โ€“653. Seri CRM dalam Fisika Matematika. Prosiding Simposium Internasional ke-11, Montreal, Springer (2021). arXiv:1911.09154.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹978-3-030-55777-5_60
arXiv: 1911.09154

[51] Kim-Chuan Toh, Michael J. Todd, and Reha H. Tรผtรผncรผ. "SDPT3 - paket perangkat lunak MATLAB untuk pemrograman semidefinite". Optimal. Perangkat Lunak Metodew. 11, 545โ€“581 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805762

[52] Steven Diamond dan Stephen Boyd. "CVXPY: Bahasa pemodelan yang disematkan Python untuk pengoptimalan cembung". J.Mach. Mempelajari. Res. 17, 1โ€“5 (2016). arXiv:1603.00943.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.48550/โ€‹arXiv.1603.00943
arXiv: 1603.00943

[53] Brendan O'Donoghue, Eric Chu, Neal Parikh, and Stephen Boyd. "SCS: Memisahkan Pemecah Kerucut". https:///โ€‹/โ€‹github.com/โ€‹cvxgrp/โ€‹scs (2021).
https://โ€‹/โ€‹github.com/โ€‹cvxgrp/โ€‹scs

[54] Pengoptimalan Gurobi, LLC. "Manual Referensi Pengoptimal Gurobi". https://โ€‹/โ€‹www.gurobi.com (2022).
https://โ€‹/โ€‹www.gurobi.com

[55] Guillaume Sagnol dan Maximilian Stahlberg. "PICOS: Antarmuka Python untuk pemecah pengoptimalan berbentuk kerucut". J. Perangkat Lunak Sumber Terbukaw. 7, 3915 (2022).
https: / / doi.org/ 10.21105 / joss.03915

[56] Martin S. Andersen, Joachim Dahl, dan Lieven Vandenberghe. "CVXOPT: Perangkat lunak Python untuk pengoptimalan cembung". http://โ€‹/โ€‹cvxopt.org/โ€‹ (2015).
http:///โ€‹/โ€‹cvxopt.org/โ€‹

[57] Daniel Brosch dan Etienne de Klerk. "Pengurangan simetri Jordan untuk pengoptimalan kerucut di atas kerucut nonnegatif ganda: teori dan perangkat lunak". Optimal. Metode Softw. 37, 2001โ€“2020 (2022). arXiv:2001.11348.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556788.2021.2022146
arXiv: 2001.11348

Dikutip oleh

[1] Robin Lorenz dan Sean Tull, โ€œCausal model in string diagramsโ€, arXiv: 2304.07638, (2023).

Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2023-05-05 01:00:09). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.

On Layanan dikutip-oleh Crossref tidak ada data tentang karya mengutip ditemukan (upaya terakhir 2023-05-05 01:00:08).

Stempel Waktu:

Lebih dari Jurnal Kuantum