量子の原因と結果を使った実験は、隠された非古典性を明らかにします

「キャットニップは猫を幸せにする」、「ジョークは笑いを引き起こす」、「刺激的な研究の原因」などの因果関係の説明 物理学の世界 記事」は、世界に関する知識を整理するための便利な方法です。 因果関係の数学は、疫学から量子物理学まですべてを支えています。 しかし、量子の世界では、因果関係はそれほど単純ではありません。 物理学者の国際チームは現在、因果関係の性質をよりよく理解するために、古典的な因果関係の量子違反を使用しています。 その過程で、チームは、標準的な方法でシステムが古典的である必要があることを示している状況での量子動作を明らかにしました。これは、量子暗号に応用できる可能性のある結果です。

量子物理学では、ベルの不等式として知られる結果は、局所的な「隠れた」変数を組み込んだ理論では、量子力学が予測する測定結果間の相関関係を再現できないと述べています。 同様の結果は、因果推論の理論でも発生します。この理論では、量子システムも同様に、古典的な因果推論の規則に反します。 因果推論アプローチの背後にある考え方は、XNUMXつの変数間の統計的相関は、それらの間の直接的な因果関係のために発生する可能性がありますが、相関には、隠れた共通の原因の寄与も含まれる可能性があるということです。 場合によっては、この隠れた寄与を定量化することができ、これを使用して、ベルの不等式に違反できない場合でも量子相関が存在することを示すことができます。

因果構造を推測することで、原因と結果を直接制御できます

最新の作品では、実験物理学者が率いるチーム DavidePoderiniと同僚 ブラジル、ドイツ、イタリア、ポーランドでは、理論と実験を組み合わせて、そうでなければ古典的に見えるシステムの量子現象を示しています。 研究者は、XNUMXつの変数AとBの間の相関が、一方が他方の原因であることを意味するかどうか、または他の（潜在的に観察されない）変数が相関の原因である可能性があるかどうかを検討することによって、因果関係の概念を調査します。

彼らの調査では、研究者は因果モデル（画像を参照）を使用します。このモデルでは、変数Aの統計が直接または変数Bの統計に影響を及ぼします。それらの間の因果関係の存在。 これらのXNUMXつのシナリオを区別するために、研究者は外部の影響を消去する変数Aに対して介入を実行します。 これにより、変数Aは実験者の完全な制御下に置かれ、AとBの間の直接的な因果関係を推定することが可能になります。

あるいは、BとΛに依存しない追加の変数Xを導入することにより、変数AとBの間に観測された相関を条件付き確率に分解できます。 これらの条件付き確率は、変数間の因果効果の程度に下限を設定し、AとBの間の影響のレベルを推定することを可能にします。

研究者たちは、この下限を器械的不等式と呼んでおり、（ベルの不等式から生じる不等式と同様に）実験にこの因果構造を課すことから生じるのは古典的な制約です。 その結果、変数AとBの間の量子因果的影響の程度は、古典的なシステムに必要な最小値よりも小さくなり、ベルの不等式に違反していない場合でも、介入を通じて非古典性を観察できます。

実験的介入は量子効果を明らかにする

機器の因果関係のプロセスを観察するために、研究者は、絡み合った偏光を持つ光子のペアを生成し、状態空間またはベースのさまざまな表現でそれらを測定しました。 光子の絡み合った性質のおかげで、一方の基底の選択は、もう一方の測定によって決定され、XNUMXつの変数間の直接的な因果関係を実装する「フィードフォワード」メカニズムを生成します。 このフィードフォワードプロセスの結果として、研究者は、異なる程度の絡み合いを特徴とするいくつかの量子状態を生成することにより、XNUMXつの変数間の因果的影響に関する古典的な下限の違反を実験的に観察します。

ベルの不等式のように、この古典的な下限の違反は、量子相関のサインを表しています。 さらに、基本的な量子暗号化プロトコルの基盤として機能できる統計データが得られます。 現在の暗号化プロトコルはベルの不等式に依存していますが、機器の介入から因果構造を推測することは、古典的な因果関係と量子論の間のより一般的な互換性を表しています。 Poderiniと彼の同僚は、さまざまな因果シナリオを実験して、新しい量子技術を開発するために利用できる、より豊富な相関関係を持つ複雑なネットワークを探索しようとしています。 研究者たちは、彼らの実験技術が暗号化プロトコルの量子的利点につながる可能性があり、より回復力があり、技術的に要求の少ない暗号化ツールを実現できると信じています。

ポスト 量子の原因と結果を使った実験は、隠された非古典性を明らかにします 最初に登場した 物理学の世界.

• コインスマート。 ヨーロッパで最高のビットコインと暗号通貨取引所。
• Platoblockchain。 Web3メタバースインテリジェンス。 知識の増幅。 出入り自由。
• CryptoHawk。 アルトコインレーダー。 無料トライアル。
• 出典：https：//physicsworld.com/a/experiments-with-quantum-cause-and-effect-reveal-hidden-nonclassicality/