הרחבת הנחת הדגימה ההוגנת באמצעות דיאגרמות סיבתיות

הרחבת הנחת הדגימה ההוגנת באמצעות דיאגרמות סיבתיות

ולנטין גבהרט ואוגוסטו סמרצי

QSTAR, INO-CNR ו- LENS, Largo Enrico Fermi 2, 50125 Firenze, איטליה

מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.

תַקצִיר

השלכת תוצאות מדידה לא רצויות בניסויי בל פותחת את פרצת הגילוי שמונעת הדגמה חותכת של אי-לוקאליות. מכיוון שסגירת פרצת הגילוי מהווה אתגר טכני גדול עבור ניסויים מעשיים רבים של בל, נהוג להניח את מה שמכונה הנחת דגימה הוגנת (FSA) שבצורתה המקורית קובעת שהסטטיסטיקה שנבחרה לאחר הבחירה היא מדגם הוגן של סטטיסטיקה אידיאלית. כאן, אנו מנתחים את ה-FSA מנקודת המבט של מסקנות סיבתיות: אנו גוזרים מבנה סיבתי שחייב להיות קיים בכל מודל סיבתי המקיף את ה-FSA נאמנה. זה מספק גישה קלה, אינטואיטיבית ומאחדת הכוללת צורות מקובלות שונות של ה-FSA ומדגישה את ההנחה שבאמת משתמשים ב-FSA. לאחר מכן אנו מראים שניתן ליישם את ה-FSA לא רק בתרחישים עם גלאים לא אידיאליים או הפסדי שידור, אלא גם בניסויים אידיאליים שבהם רק חלקים מהמתאמים נבחרים לאחר בחירה, למשל, כאשר יעדי החלקיקים נמצאים במצב סופרפוזיציה. לבסוף, אנו מדגימים שה-FSA ישים גם בתרחישים מרובי-חלקים הבודקים אי-לוקאליות רב-חלקית (אמיתית).

אחד המכשולים העיקריים בהפגנת אי-לוקאליות בל הוא הדרישה לגלאים יעילים ביותר. קושי מאתגר זה נמנע בדרך כלל על ידי הנחה שההסברים המקומיים-ריאליסטיים האפשריים של הסטטיסטיקה הנצפית מוגבלים, הידועה בשם הנחת הדגימה הוגנת (FSA). בעבודה זו, אנו גוזרים מבנה הכרחי בדיאגרמות הסיבתיות של מודלים של משתנים מקומיים-מוסתרים, שחייבים להיות נוכחים כדי לכלול נאמנה את ה-FSA. מבנה זה מדגיש את מה שבאמת מניחים כשמניחים את ה-FSA, וניתן להשתמש בו כדי להשוות צורות שונות של ה-FSA שנמצאות בספרות. לבסוף, אנו מראים שניתן ליישם את הדיאגרמה הסיבתית FSA גם בניסויי Bell שבהם יעדי החלקיק הם אקראיים, או בניסויים מרובי-חלקים הבודקים אי-לוקאליות אמיתית מרובה-חלקית.

► נתוני BibTeX

► הפניות

[1] ג'ון ס בל. "על פרדוקס איינשטיין פודולסקי רוזן". פיזיקה 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] ג'ון ס בל. "התיאוריה של ביבלים מקומיים". ב-Speakable and Unspeakable במכניקת הקוונטים: מאמרים אסופים על פילוסופיית קוונטים. עמודים 52–62. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג' (2004). מהדורה 2.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511815676

[3] ניקולס ברונר, דניאל קוולקנטי, סטפנו פירוניו, ולריו סקאראני וסטפני ווהנר. "לא מקומיות של פעמון". כומר מוד. פיזי. 86, 419–478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[4] יהודה פנינה. "סיבתיות: מודלים, נימוקים והסקת מסקנות". הוצאת אוניברסיטת קיימברידג'. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[5] פיליפ מ. פרל. "דוגמה של משתנים מוסתרים המבוססת על דחיית נתונים". פיזי. Rev. D 2, 1418–1425 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.2.1418

[6] ג'ון פ. קלוזר ומייקל א. הורן. "השלכות ניסיוניות של תיאוריות מקומיות אובייקטיביות". פיזי. Rev. D 10, 526–535 (1974).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.10.526

[7] DS Tasca, SP Walborn, F. Toscano ו-PH Souto Ribeiro. "התבוננות במתאמים ניתנים לכוונון של פופסקו-רוהרליך באמצעות בחירה לאחרית של מדינה גאוסית". פיזי. ר' א 80, 030101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.030101

[8] איליה גרהרדט, צ'ין ליו, אנטיה לאמאס-לינארס, יוהנס סקאר, ולריו סקאראני, ואדים מקרוב וכריסטיאן קורציפר. "זיוף בניסוי את ההפרה של אי השוויון של בל". פיזי. הכומר לט. 107, 170404 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.170404

[9] אנריקו פומאריקו, ברונו סנגווינטי, פאבל סקאטסקי, הוגו זבינדן וניקולאס גיסין. "הגברה נסיונית של פוטון מסתבך: מה אם מתעלמים מפרצת הזיהוי?". חדש J. Phys. 13, 063031 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​6/​063031

[10] J Romero, D Giovannini, DS Tasca, SM Barnett ו-MJ Padgett. "מתאם מותאם של שני פוטונים ודגימה הוגנת: סיפור אזהרה". חדש J. Phys. 15, 083047 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​8/​083047

[11] נ' דוד מרמין. "ניסוי EPR - מחשבות על "הפרצה"". אן. NY Acad. Sci. 480, 422–427 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1111 / j.1749-6632.1986.tb12444.x

[12] פיליפ ה. אברהרד. "רמת הרקע ויעילות נגד הנדרשת לניסוי אינשטיין-פודולסקי-רוזן נטול פרצות". פיזי. Rev. A 47, R747–R750 (1993).
https: / doi.org/â € ‹10.1103 / PhysRevA.47.R747

[13] פאביו סקיארינו, ג'וזפה ואלונה, אדן קאבלו ופאולו מטאלוני. "ניסויי פעמון עם מקורות יעד אקראיים". פיזי. ר' א 83, 032112 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.032112

[14] אנופאם גארג ו-ND Mermin. "חוסר יעילות בגלאי בניסוי איינשטיין-פודולסקי-רוזן". פיזי. Rev. D 35, 3831–3835 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3831

[15] יאן-אקה לרסון. "אי השוויון של בל וחוסר היעילות של הגלאי". פיזי. Rev. A 57, 3304–3308 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.3304

[16] מרי א רו, דיוויד קילפינסקי, וולקר מאייר, צ'רלס א' סאקט, וויין מ.איטנו, כריסטופר מונרו ודיוויד ג'יי ווינלנד. "הפרה נסיונית של אי השוויון של פעמון עם זיהוי יעיל". טבע 409, 791–794 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35057215

[17] DN Matsukevich, P. Maunz, DL Moehring, S. Olmschenk, and C. Monroe. "הפרת אי-שוויון בפעמון עם שני קיוביטים אטומיים מרוחקים". פיזי. הכומר לט. 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. "בדיקה ללא פרצה של אי-לוקאליות קוונטית ויישומים". פיזי. הכומר לט. 111, 130406 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130406

[19] לינדן ק. שלאם, אוון מאייר-סקוט, בראדלי ג'י כריסטנסן, פיטר ביהרהורסט, מייקל א. וויין, מרטין ג'יי סטיבנס, תומס ג'ריטס, סקוט גלנסי, דני ר. האמל, מייקל ס. אלמן, קווין ג'יי קוקלי, שלי 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 א. שטרן, קרלוס אבלאן, וולדימאר אמאיה, ולריו פרונרי, תומס ג'נוויין, מורגן ו. מיטשל, פול ג'י קוויאט, ג'ושוע סי בינפאנג, ריצ'רד פ. מירין, עמנואל קניל וסא וו נאם. "מבחן חזק ללא פרצות של ריאליזם מקומי". פיזי. הכומר לט. 115, 250402 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250402

[20] Marissa Giustina, Marijn AM Versteegh, Soren Wengerowsky, Johannes Handsteiner, Armin Hochrainer, Kevin Phelan, Fabian Steinlechner, Johannes Kofler, Jan-Åke Larsson, Carlos Abellan, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Morgan W. Mitchell, Jörn Beyer, Thomas Gerrits, אדריאנה אי ליטה, לינדן ק. שלאם, סא וו נאם, תומס שיידל, רופרט אורסין, ברנהרד ויטמן ואנטון זיילינגר. "בדיקה משמעותית ללא פרצה של משפט הפעמון עם פוטונים מסובכים". פיזי. הכומר לט. 115, 250401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250401

[21] Bas Hensen, Hannes Bernien, Anaïs E Dréau, Andreas Reiserer, Norbert Kalb, Machiel S Blok, Just Ruitenberg, Raymond FL Vermeulen, Raymond N Schouten, Carlos Abellán, et al. "הפרת אי שוויון פעמונים ללא פרצה באמצעות ספינים אלקטרונים המופרדים ב-1.3 קילומטרים". טבע 526, 682–686 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759

[22] ג'ון פ. קלוזר, מייקל א. הורן, אבנר שמעוני וריצ'רד א. הולט. "ניסוי מוצע לבדיקת תיאוריות מקומיות של משתנים נסתרים". פיזי. הכומר לט. 23, 880–884 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[23] דומיניק וו. ברי, היונסוק ג'ונג, מגדלנה סטובינסקה וטימותי סי ראלף. "הנחת דגימה הוגנת אינה הכרחית לבדיקת ריאליזם מקומי". פיזי. ר' א 81, 012109 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012109

[24] דויד אורסוצ'י, ז'אן-דניאל בנקל, ניקולס סנגוארד ופבל סקצקי. "כיצד בחירה לאחר מכן משפיעה על תביעות בלתי תלויות במכשיר תחת הנחת הדגימה ההוגנת". Quantum 4, 238 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-03-02-238

[25] איגור מרינקוביץ', אנדראס וולוקס, ראלף רידינגר, סונגקון הונג, מרקוס אספמייר וסיימון גרובלכר. "בדיקת פעמון אופטו-מכנית". פיזי. הכומר לט. 121, 220404 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.220404

[26] דומיניק ראוך, יוהנס האנדשטיינר, ארמין הוכריינר, ג'ייסון גאליצ'יו, אנדרו ס. פרידמן, קלווין לאונג, בו ליו, לוקאס בולה, סבסטיאן אקר, פביאן שטיינכלנר, רופרט אורסין, ביילי הו, דייוויד ליאון, כריס בן, אדריאנו גדינה, מאסימו צ'קוני, אלן ה. גוט, דייוויד איי קייזר, תומס שיידל ואנטון זיילינגר. "בדיקת פעמון קוסמית באמצעות הגדרות מדידה אקראיות מקוואזרים בהיסט לאדום גבוה". פיזי. הכומר לט. 121, 080403 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.080403

[27] עמנואל פולינו, איריס אגרסטי, דוידה פודריני, גונסאלו קרוואצ'ו, ג'ורג'יו מילאני, גבריאלה בארטו למוס, רפאל צ'אבס ופאביו סקיארינו. "בדיקה בלתי תלויה במכשיר של ניסוי בחירה מושהית". פיזי. 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, and G. Lima. "חקירה נסיונית של מצבים מסובכים חלקית ליצירת אקראיות בלתי תלויה במכשיר ופרוטוקולי בדיקה עצמית". פיזי. Rev. 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, Nicolò Spagnolo, Gonzalo Carvacho, ועוד. "הפרה נסיונית של n-locality ברשת קוונטית כוכבית". נאט. Commun. 11, 1–8 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16189-6

[30] סנטיאגו טאראגו ולז, ויווישק סודהיר, ניקולס סנגוארד וכריסטוף גאלנד. "מתאמי פעמון בין אור ורטט בתנאי סביבה". Sci. עו"ד 6, eabb0260 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1126/​sciadv.abb0260

[31] איריס אגרסטי, דוידה פודריני, ליאונרדו גריני, מישל מנקוסי, גונסאלו קרוואצ'ו, ליאנדרו אאוליטה, דניאל קוולקנטי, רפאל צ'אבס ופאביו סקיארינו. "יצירת אקראיות מוסמכת בלתי תלויה במכשיר עם מבנה סיבתי אינסטרומנטלי". Commun. פיזי. 3, 1–7 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-020-0375-6

[32] פיטר ספירטס, קלארק נ' גלימור, ריצ'רד שיינס ודיוויד הקרמן. "סיבתיות, חיזוי וחיפוש". עיתונות MIT. (2000).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[33] כריסטופר ג'יי ווד ורוברט וו ספקנס. "הלקח של אלגוריתמים לגילוי סיבתי עבור מתאמים קוונטיים: הסברים סיבתיים של הפרות אי-שוויון פעמון דורשים כוונון עדין". חדש J. Phys. 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

[34] ג'ון-מארק א' אלן, ג'ונתן בארט, דומיניק סי הורסמן, סיארן מ' לי ורוברט וו. ספקן. "סיבות קוונטיות נפוצות ומודלים סיבתיים קוונטיים". פיזי. Rev. X 7, 031021 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031021

[35] אריק ג'י קוולקנטי. "מודלים סיבתיים קלאסיים להפרות אי-שוויון פעמון וקוצ'ן-ספקקר דורשים כוונון עדין". פיזי. Rev. X 8, 021018 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021018

[36] פאבל בלאסיאק, אווה בורסוק ומרצין מרקיביץ'. "על בחירה בטוחה לאחר מכן עבור בדיקות בל עם גלאים אידיאליים: גישת דיאגרמה סיבתית". Quantum 5, 575 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-575

[37] ולנטין גבהארט, לוקה פזה ואוגוסטו סמרצי. "אי-לוקאליות אמיתית רב-חלקית עם בחירה לאחר דיאגרמה סיבתית". פיזי. הכומר לט. 127, 140401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.140401

[38] ולנטין גבהרט ואוגוסטו סמרצי. "צירוף מקרים לאחר בחירה עבור אי-לוקאליות רב-חלקית אמיתית: דיאגרמות סיבתיות ויעילות סף" (2022). פיזי. ר' א 106, 062202 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.062202

[39] ברנרד יורק ודיוויד סטולר. "ניסויי אי-שוויון של בל באמצעות מקורות חלקיקים בלתי תלויים". פיזי. Rev. A 46, 2229–2234 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.46.2229

[40] ברנרד יורק ודיוויד סטולר. "השפעות איינשטיין-פודולסקי-רוזן ממקורות חלקיקים עצמאיים". פיזי. הכומר לט. 68, 1251–1254 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.1251

[41] ג'יי.די פרנסון. "אי שוויון פעמון לתפקיד ולזמן". פיזי. הכומר לט. 62, 2205–2208 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.62.2205

[42] סוון ארטס, פול קוויאט, יאן-אקה לארסון ומרק זוקובסקי. "ניסויים מסוג פרנסון שני פוטונים וריאליזם מקומי". פיזי. הכומר לט. 83, 2872–2875 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.2872

[43] ג'ונתן יוגנפורס, אשרף מוחמד אלחסן, יוהאן אהרן, מוחמד בורננה ויאן אקה לארסון. "פריצה למבחן הפעמון באמצעות אור קלאסי בהפצת מפתח קוונטית מבוססת הסתבכות בזמן אנרגיה". Sci. עו"ד 1, e1500793 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1500793

[44] אדן קאבלו, אלסנדרו רוסי, ג'וזפה ואלונה, פרנצ'סקו דה מרטיני ופאולו מטאלוני. "ניסוי פעמון מוצע עם הסתבכות אמיתית של אנרגיה בזמן". פיזי. הכומר לט. 102, 040401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.040401

[45] G. Lima, G. Vallone, A. Chiuri, A. Cabello, and P. Mataloni. "הפרת אי-שוויון פעמון ניסיוני ללא הפרצה שלאחר הבחירה". פיזי. ר' א 81, 040101 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.040101

[46] ג'ורג' סבטליצ'ני. "הבחנה בין שלושה גופים לבין אי-הפרדה של שני גופים על ידי אי שוויון מסוג פעמון". פיזי. Rev. D 35, 3066–3069 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3066

[47] נ' דוד מרמין. "הסתבכות קוונטית קיצונית בסופרפוזיציה של מצבים מובחנים מבחינה מקרוסקופית". פיזי. הכומר לט. 65, 1838–1840 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838

[48] ז'אן-דניאל בנקל, סיריל ברנסיארד, ניקולס גיסין וסטפנו פירוניו. "כימות אי-לוקאליות רב-חלקית". פיזי. הכומר לט. 103, 090503 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.090503

[49] ז'אן-דניאל בנקל, ג'ונתן בארט, ניקולס גיסין וסטפנו פירוניו. "הגדרות של אי-לוקאליות רב-חלקית". פיזי. ר' א 88, 014102 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.014102

[50] פטרישיה קונטררס-טג'דה, קרלוס פלצולוס וג'וליו א' דה ויסנטה. "אי-לוקאליות אמיתית רב-חלקית היא מהותית לרשתות קוונטיות". פיזי. הכומר לט. 126, 040501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.040501

[51] מיגל נבאסקוס, אלי וולף, דניס רוסט ואלחנדרו פוזאס-קרשטנס. "הסתבכות אמיתית של רשת רב-חלקית". פיזי. הכומר לט. 125, 240505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.240505

[52] דבשיס סהא ומרצין פאלובסקי. "מבנה של קורלציות לא מקומיות קוונטיות ושידור". פיזי. ר' א 92, 062129 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.062129

[53] דיוויד שמיד, תומס סי פרייזר, ראווי קונג'וואל, אנה בלן סיינץ, אלי וולף ורוברט וו. ספקנס. "הבנת יחסי הגומלין בין הסתבכות ואי-לוקאליות: הנעה ופיתוח ענף חדש של תורת ההסתבכות" (2021). arXiv:2004.09194.
https://doi.org/​10.48550/​arxiv.2004.09194
arXiv: 2004.09194

[54] חאווייר קויט רוי, אלי וולף ומארק אוליבייה רנו. "שום תיאוריה סיבתית דו-צדדית-לא-מקומית לא יכולה להסביר את המתאמים של הטבע". פיזי. הכומר לט. 127, 200401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200401

[55] רפאל צ'אבס, דניאל קוולקנטי ולאנדרו אוליטה. "היררכיה סיבתית של אי-לוקאליות בל רב-חלקית". קוונטים 1, 23 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2017-08-04-23

מצוטט על ידי

[1] ולנטין גבהארט ואוגוסטו סמרצי, "צירוף מקרים לאחר בחירה לא-לוקאליות רב-חלקית אמיתית: דיאגרמות סיבתיות ויעילות סף", ביקורת גופנית A 106 6, 062202 (2022).

הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2023-01-13 11:42:16). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.

לא ניתן היה להביא נתונים מצוטטים על ידי קרוסרף במהלך ניסיון אחרון 2023-01-13 11:42:15: לא ניתן היה להביא נתונים שהובאו עבור 10.22331 / q-2023-01-13-897 מקרוסרף. זה נורמלי אם ה- DOI נרשם לאחרונה.

בול זמן:

עוד מ יומן קוונטים