Institute for Quantum Studies & Schmid College of Science and Technology, Chapman University, One University Drive, Orange, CA, 92866, USA
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抽象
オントロジー モデルのフレームワークでは、量子論の本質的に非古典的な機能は常に、微調整されたプロパティ、つまり操作レベルでは保持されるがオントロジー レベルでは壊れるプロパティを含むように見えます。 運用レベルでのそれらの出現は、オントロジーパラメーターの説明のつかない特別な選択によるものであり、これは微調整によって意味されます。 そのような機能の有名な例は、文脈性と非局所性です。 この記事では、運用上の微調整を特徴付けるための、理論に依存しない数学的フレームワークを開発します。 これらは、[NJP,17 033002(2015)] で Wood と Spekkens によってすでに導入されている因果的微調整とは異なります。操作上の微調整の定義には、根底にある因果構造に関する仮定が含まれていないためです。 Spekkens の一般化された文脈性、Bell 実験におけるパラメーター非依存性の違反、存在論的時間の非対称性など、運用上の微調整の既知の例がどのようにフレームワークに適合するかを示します。 新しい微調整を見つける可能性について議論し、フレームワークを使用して、非局所性と一般化された文脈性の関係に新たな光を当てます。 非局所性は文脈性の一形態であると主張されることがよくありますが、これは、非局所性がパラメーターの独立性の違反で構成される場合にのみ当てはまります。 ファンクターの概念を使用して、圏論の言語でもフレームワークを定式化します。
[埋め込みコンテンツ] 超決定論と逆因果性 – 国際哲学センター、ボン (ドイツ)、17 年 20 月 05-2022 日。
寄稿講演 1 年 5 月 06-2020 日、パンデミックによりオンラインで量子物理学と論理で
セミナー ペリメーター研究所、ウォータールー (カナダ)、13/09/2019。
人気の要約
これらの定理は常に次のように機能します: オントロジー モデル フレームワークと呼ばれる現実をモデル化するための数学的フレームワークを想定し、このフレームワーク上で古典性の正確な概念を定義し、古典性の概念に関するこのフレームワークの統計と統計との間の矛盾を証明します。量子論によって予測されました。
これらのノーゴー定理から得られた典型的な教訓は、問題の古典的な仮定 (ベルの定理の局所性とコッヘン・スペッカーの定理の非文脈性) に違反する存在論的モデルによって量子世界が記述されると結論付けることです。 しかし、この結論には問題があります。なぜなら、量子の世界には微調整された特性が含まれていることを受け入れる必要があるからです。 後者は、量子論の予測統計のレベルでは保持されるが、理論の現実のモデル (存在論的モデル) のレベルでは保持されない特性です。 運用統計のレベルでのそれらの出現は、オントロジーパラメーターの説明されていない特別な選択によるものであり、これは微調整によって意味されます。 たとえば、非文脈性の違反の場合、異なる手順間の統計的同等性 (たとえば、量子ビットの完全に混合された量子状態の異なる分解) は、個別のオントロジー表現の微調整として発生します。 このような微調整は本質的に陰謀を伴うようであり、科学の経験主義的ルーツを否定するように思われます: XNUMX つの手順が異なる場合、原則として、なぜそれらを等価として経験しなければならないのでしょうか?
微調整されたプロパティの存在は、量子現実の性質の明確な解釈を得る上で深刻な問題を構成し、説明が必要であると主張します。 量子論における微調整の問題を解決するには、XNUMX つの可能性が考えられます。 XNUMX つ目は、微調整を創発的なものとして説明することです。つまり、微調整の存在を説明する物理的メカニズムを提供します (たとえば、非文脈性違反の場合、存在論的に異なるものとして表される準備が操作上同等である理由を説明するメカニズム)。 XNUMX つ目は、現実をモデル化するための新しい数学的フレームワークを開発することです。これは、標準のオントロジー モデル フレームワークとは異なります。
概要を説明したばかりの研究プログラムには、現在、主要な基本要素が欠けています。それは、微調整を定義および特徴付けるための厳密な数学的フレームワークです。 これが私たちがこの仕事で行うことです。 その考えは、オンティック拡張 (因果関係の仮定を含まないという点で、標準のオントロジー モデル フレームワークよりも一般的な現実のモデル) は、物理理論の特定のプロパティ (操作として定義される) に関して微調整されていないということです。理論上の等価性) そのようなプロパティがオンティック拡張で保持される場合。 微調整は、ノーゴー定理によると本質的に非古典的である量子論のすべての機能の共通の側面を捉えます。 そのため、量子論の非古典性を XNUMX つの概念にまとめることができます。
量子論の非古典性を捉えるものを正確かつ数学的に厳密に定義することは、上で概説した基本的な理由だけでなく、量子計算の高速化の起源を研究するためにも重要です。 より正確には、このフレームワークを使用して、微調整を定量化し、量子計算の利点のためのリソースとしての役割を研究するためのリソース理論を開発することを目指しています。
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【60] Nicolas Delfosse、Cihan Okay、Juan Bermejo-Vega、Dan E. Browne、Robert Raussendorf。 qudits のウィグナー関数の文脈性と否定性の等価性。 New J. Phys., 19 (12): 123024, 2017. ISSN 1367-2630. https:/ / doi.org/ 10.1088/ 1367-2630/ aa8fe3.
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【61] ロレンツォ・カタニとダン・E・ブラウン。 spekkens のおもちゃ理論における量子計算の状態注入スキーム。 物理。 Rev. A、98: 052108、2018 年 10.1103 月。https:/ / doi.org/ 98.052108/ PhysRevA.XNUMX。
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【62] Luciana Henaut、Lorenzo Catani、Dan E. Browne、Shane Mansfield、Anna Pappa。 単一システム ゲームにおける Tsirelson のバウンドと Landauer の原理。 物理。 Rev. A、98: 060302、2018 年 10.1103 月。https:/ / doi.org/ 98.060302/ PhysRevA.XNUMX。
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【63] ロバート W. スペッケンズ、DH ブザコット、AJ キーン、ベン トナー、GJ プライド。 準備コンテキスト性は、パリティを無視した多重化を強化します。 物理。 Rev. Lett., 102 (1): 010401, 2009. https:/ / doi.org/ 10.1103/ PhysRevLett.102.010401.
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【64] B.ヴァンダム。 非局所性とコミュニケーションの複雑さ。 博士論文、オックスフォード大学、物理学科、2000 年。
【65] ジョナサン バレット、ノア リンデン、セルジュ マサール、ステファノ ピロニオ、サンドゥ ポペスク、デビッド ロバーツ。 情報理論リソースとしての非局所相関。 物理。 Rev. A、71 (2): 022101、2005。https:/ / doi.org/ 10.1103/ PhysRevA.71.022101。
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【69] Debashis Saha と Anubhav Chaturvedi。 量子通信の利点の根底にある重要な機能としてのコンテキストの準備。 物理。 Rev. A、100: 022108、2019 年 10.1103 月。https:/ / doi.org/ 100.022108/ PhysRevA.XNUMX。
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【70] Shiv Akshar Yadavalli と Ravi Kunjwal。 エンタングルメントを利用したワンショットの古典的コミュニケーションにおける文脈性。 量子、6: 839、2022 年 2521 月。ISSN 327-10.22331X。 https:/ / doi.org/ 2022/ q-10-13-839-XNUMX.
https://doi.org/10.22331/q-2022-10-13-839
【71] マッテオ・ロスターリオとガブリエル・センノ。 状態に依存するクローン作成のコンテキスト上の利点。 量子、4: 258、2020 年 2521 月。ISSN 327-10.22331X。 https:/ / doi.org/ 2020/ q-04-27-258-XNUMX.
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-27-258
によって引用
[1] Lorenzo Catani、Matthew Leifer、David Schmid、Robert W. Spekkens、「干渉現象が量子論の本質を捉えていない理由」、 arXiv:2111.13727, (2021).
[2] Lorenzo Catani、Matthew Leifer、Giovanni Scala、David Schmid、Robert W. Spekkens、「干渉の現象学のどの側面が非古典性を証明していますか?」 arXiv:2211.09850, (2022).
[3] Lorenzo Catani、「ウィグナー関数の共分散と変換の非文脈性の関係」、 arXiv:2004.06318, (2020).
[4] AnubhavChaturvediとDebashisSaha、「量子処方は、操作上区別できるよりも、オントロジー的に区別されます」、 量子4、345(2020).
[5] JCパールとEGカヴァルカンティ、「古典的な因果モデルは、任意のシナリオでベルの非局所性またはコッヘンスペッカーの文脈性を忠実に説明することはできません」、 arXiv:1909.05434, (2019).
[6] Anubhav Chaturvedi、Marcin Pawłowski、および Debashis Saha、「現実の量子記述は経験的に不完全です」、 arXiv:2110.13124, (2021).
[7] Lorenzo Catani、Ricardo Faleiro、Pierre-Emmanuel Emeriau、Shane Mansfield、Anna Pappa、「XOR と XOR* ゲームの接続」、 arXiv:2210.00397, (2022).
[8] JCパールとEGカヴァルカンティ、「古典的な因果モデルは、任意のシナリオでベルの非局所性またはコッヘンスペッカーの文脈性を忠実に説明することはできません」、 量子5、518(2021).
上記の引用は SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2023-03-16 13:49:40)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。
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