Uitbreiding van de aanname van eerlijke steekproeven met behulp van causale diagrammen

Uitbreiding van de aanname van eerlijke steekproeven met behulp van causale diagrammen

Tijdstempel: 13 januari 2023 6:41 uur

Valentin Gebhart en Augusto Smerzi

QSTAR, INO-CNR en LENS, Largo Enrico Fermi 2, 50125 Firenze, Italiรซ

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

Het weggooien van ongewenste meetresultaten in Bell-experimenten opent de detectie-maas in de wet die een sluitende demonstratie van non-lokaliteit verhindert. Aangezien het dichten van de mazen in de opsporing een grote technische uitdaging vormt voor veel praktische Bell-experimenten, is het gebruikelijk om uit te gaan van de zogenaamde eerlijke steekproefaanname (FSA), die in zijn oorspronkelijke vorm stelt dat de collectief achteraf geselecteerde statistieken een redelijk voorbeeld zijn van de ideale statistieken. Hier analyseren we de FSA vanuit het oogpunt van causale gevolgtrekking: we leiden een causale structuur af die aanwezig moet zijn in elk causaal model dat de FSA getrouw weergeeft. Dit biedt een gemakkelijke, intuรฏtieve en verenigende aanpak die verschillende geaccepteerde vormen van de FSA omvat en onderstreept wat er werkelijk wordt aangenomen bij het gebruik van de FSA. Vervolgens laten we zien dat de FSA niet alleen kan worden toegepast in scenario's met niet-ideale detectoren of transmissieverliezen, maar ook in ideale experimenten waarbij slechts delen van de correlaties achteraf worden geselecteerd, bijvoorbeeld wanneer de bestemmingen van de deeltjes zich in een superpositietoestand bevinden. Ten slotte tonen we aan dat de FSA ook toepasbaar is in multipartiete scenario's die testen op (echte) multipartiete non-lokaliteit.

Uitbreiding van de aanname van eerlijke steekproeven met behulp van causale diagrammen PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Uitgelichte afbeelding: causale structuur van een getrouwe verklaring van de aanname van eerlijke steekproeven.

Populaire samenvatting

Een van de belangrijkste obstakels bij het aantonen van Bell-non-lokaliteit is de vereiste voor zeer efficiรซnte detectoren. Deze uitdagende moeilijkheid wordt gewoonlijk vermeden door aan te nemen dat de mogelijke lokaal-realistische verklaringen van de waargenomen statistieken beperkt zijn, wat bekend staat als de aanname van eerlijke steekproeven (FSA). In dit werk leiden we een noodzakelijke structuur af in de causale diagrammen van de lokaal verborgen variabele modellen, die aanwezig moet zijn om de FSA getrouw in te kapselen. Deze structuur benadrukt wat men werkelijk aanneemt bij het aannemen van de FSA, en kan worden gebruikt om verschillende vormen van de FSA die in de literatuur worden gevonden, te vergelijken. Ten slotte laten we zien dat het causale diagram FSA ook kan worden toegepast in Bell-experimenten waarbij de bestemmingen van de deeltjes willekeurig zijn, of in multipartiete experimenten die testen op echte multipartiete non-lokaliteit.

โ–บ BibTeX-gegevens

โ–บ Referenties

[1] John S Bell. "Over de einstein podolsky rosen-paradox". Natuurkunde 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] John S Bell. "De theorie van lokale beables". In Speakable en Unspeakable in Quantum Mechanics: Collected Papers on Quantum Philosophy. Pagina's 52-62. Universiteit van Cambridge Pers (2004). 2 editie.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511815676

[3] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani en Stephanie Wehner. "Bell non-lokaliteit". Ds. Mod. Fysiek. 86, 419-478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[4] Judea parel. "Causaliteit: modellen, redenering en gevolgtrekking". Cambridge University Press. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[5] Philip M Pearle. "Voorbeeld met verborgen variabele op basis van gegevensafwijzing". Fysiek. Rev. D 2, 1418-1425 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.2.1418

[6] John F. Clauser en Michael A. Horne. "Experimentele gevolgen van objectieve lokale theorieรซn". Fysiek. Rev. D 10, 526-535 (1974).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.10.526

[7] DS Tasca, SP Walborn, F. Toscano en PH Souto Ribeiro. "Observatie van afstembare popescu-rohrlich-correlaties door middel van naselectie van een gaussiaanse toestand". Fysiek. Rev 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 en Christian Kurtsiefer. "Experimenteel vervalsen van de schending van de ongelijkheden van Bell". Fysiek. Eerwaarde Lett. 107, 170404 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.170404

[9] Enrico Pomarico, Bruno Sanguinetti, Pavel Sekatski, Hugo Zbinden en Nicolas Gisin. "Experimentele versterking van een verstrengeld foton: wat als de detectie-maas in de wet wordt genegeerd?". Nieuwe J. Phys. 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 en MJ Padgett. "Op maat gemaakte twee-fotoncorrelatie en eerlijke bemonstering: een waarschuwend verhaal". Nieuwe J. Phys. 15, 083047 (2013).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹15/โ€‹8/โ€‹083047

[11] N.David Mermin. "Het EPR-experiment - gedachten over de" maas in de wet "". Ann. NY Acad. Wetenschap. 480, 422-427 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1111 / j.1749-6632.1986.tb12444.x

[12] Philippe H.Eberhard. "Achtergrondniveau en contra-efficiรซntie vereist voor een maas in de wet zonder einstein-podolsky-rosen-experiment". Fysiek. Rev. A 47, R747-R750 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

[13] Fabio Sciarrino, Giuseppe Vallone, Adรกn Cabello en Paolo Mataloni. "Bell-experimenten met willekeurige bestemmingsbronnen". Fysiek. Rev A 83, 032112 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.032112

[14] Anupam Garg en ND Mermin. "Detectorinefficiรซnties in het einstein-podolsky-rosen-experiment". Fysiek. Rev. D 35, 3831-3835 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3831

[15] Jan-ร…ke Larsson. "Bell's ongelijkheid en detectorinefficiรซntie". Fysiek. Rev. A 57, 3304-3308 (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 en David J Wineland. "Experimentele schending van de ongelijkheid van een bel met efficiรซnte detectie". Natuur 409, 791-794 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35057215

[17] DN Matsukevich, P. Maunz, DL Moehring, S. Olmschenk en C. Monroe. "Bell-ongelijkheidsschending met twee afgelegen atomaire qubits". Fysiek. Eerwaarde 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 en PG Kwiat. "Detection-loophole-vrije test van kwantum-non-lokaliteit en toepassingen". Fysiek. Eerwaarde 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 en Sae Woo Nam. "Sterke mazenvrije test van lokaal realisme". Fysiek. Eerwaarde 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 en Anton Zeilinger. "Significant-maasvrije test van de stelling van Bell met verstrengelde fotonen". Fysiek. Eerwaarde 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, et al. "Loophole-vrije schending van belongelijkheid met behulp van elektronenspins gescheiden door 1.3 kilometer". Natuur 526, 682-686 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759

[22] John F. Clauser, Michael A. Horne, Abner Shimony en Richard A. Holt. "Voorgesteld experiment om lokale theorieรซn over verborgen variabelen te testen". Fysiek. Eerwaarde Lett. 23, 880-884 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[23] Dominic W. Berry, Hyunseok Jeong, Magdalena Stobiล„ska en Timothy C. Ralph. "Fair-sampling veronderstelling is niet nodig voor het testen van lokaal realisme". Fysiek. Rev. A 81, 012109 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012109

[24] Davide Orsucci, Jean-Daniel Bancal, Nicolas Sangouard en Pavel Sekatski. "Hoe naselectie apparaatonafhankelijke claims beรฏnvloedt onder de aanname van eerlijke steekproeven". Kwantum 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 en Simon Grรถblacher. "Optomechanische beltest". Fysiek. Eerwaarde 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 en Anton Zeilinger. "Kosmische beltest met behulp van willekeurige meetinstellingen van quasars met hoge roodverschuiving". Fysiek. Eerwaarde 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 en Fabio Sciarrino. "Apparaatonafhankelijke test van een experiment met vertraagde keuze". Fysiek. 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 en G. Lima. "Experimenteel onderzoek van gedeeltelijk verstrengelde toestanden voor het genereren van apparaatonafhankelijke willekeur en zelftestprotocollen". Fysiek. 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, Nicolรฒ Spagnolo, Gonzalo Carvacho, et al. "Experimentele schending van n-lokaliteit in een sterrenkwantumnetwerk". Nat. gemeenschappelijk. 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 en Christophe Galland. "Bell-correlaties tussen licht en trillingen bij omgevingsomstandigheden". Wetenschap. Adv. 6, ebb0260 (2020).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/10.1126/โ€‹sciadv.abb0260

[31] Iris Agresti, Davide Poderini, Leonardo Guerini, Michele Mancusi, Gonzalo Carvacho, Leandro Aolita, Daniel Cavalcanti, Rafael Chaves en Fabio Sciarrino. "Experimentele apparaatonafhankelijke gecertificeerde willekeursgeneratie met een instrumentele causale structuur". gemeenschappelijk. Fysiek. 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 en David Heckerman. "Oorzakelijk verband, voorspelling en zoeken". MIT pers. (2000).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[33] Christopher J. Wood en Robert W. Spekkens. "De les van causale ontdekkingsalgoritmen voor kwantumcorrelaties: causale verklaringen van schendingen van de bel-ongelijkheid vereisen verfijning". Nieuwe J. Phys. 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 en Robert W. Spekkens. "Quantum gemeenschappelijke oorzaken en quantum causale modellen". Fysiek. Rev X 7, 031021 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031021

[35] Eric G. Cavalcanti. "Klassieke causale modellen voor schendingen van de ongelijkheid van bell en kochen-specker vereisen verfijning". Fysiek. Rev X 8, 021018 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021018

[36] Pawel Blasiak, Ewa Borsuk en Marcin Markiewicz. "Over veilige naselectie voor Bell-tests met ideale detectoren: Causale diagrambenadering". Kwantum 5, 575 (2021).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.22331/โ€‹q-2021-11-11-575

[37] Valentin Gebhart, Luca Pezzรจ en Augusto Smerzi. "Echte meerdelige non-lokaliteit met naselectie van causale diagrammen". Fysiek. Eerwaarde Lett. 127, 140401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.140401

[38] Valentin Gebhart en Augusto Smerzi. "Coรฏncidentie naselectie voor echte multipartiete non-lokaliteit: causale diagrammen en drempelefficiรซnties" (2022). Fysiek. Rev. A 106, 062202 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.062202

[39] Bernard Yurke en David Stoler. "Bell's-ongelijkheidsexperimenten met behulp van bronnen met onafhankelijke deeltjes". Fysiek. Rev. A 46, 2229-2234 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.46.2229

[40] Bernard Yurke en David Stoler. "Einstein-podolsky-rosen-effecten van onafhankelijke deeltjesbronnen". Fysiek. Eerwaarde Lett. 68, 1251-1254 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.1251

[41] JD Franson. "Bell ongelijkheid voor positie en tijd". Fysiek. Eerwaarde Lett. 62, 2205-2208 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.62.2205

[42] Sven Aerts, Paul Kwiat, Jan-ร…ke Larsson en Marek ลปukowski. "Twee-foton franson-achtige experimenten en lokaal realisme". Fysiek. Eerwaarde Lett. 83, 2872-2875 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.2872

[43] Jonathan Jogenfors, Ashraf Mohamed Elhassan, Johan Ahrens, Mohamed Bourennane en Jan ร…ke Larsson. "De beltest hacken met klassiek licht in op energie-tijdverstrengeling gebaseerde kwantumsleuteldistributie". Wetenschap. Adv. 1, e1500793 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1500793

[44] Adรกn Cabello, Alessandro Rossi, Giuseppe Vallone, Francesco De Martini en Paolo Mataloni. "Voorgesteld belexperiment met echte energie-tijdverstrengeling". Fysiek. Eerwaarde Lett. 102, 040401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.040401

[45] G. Lima, G. Vallone, A. Chiuri, A. Cabello en P. Mataloni. "Experimentele bel-ongelijkheidsschending zonder de postselectie maas in de wet". Fysiek. Rev A 81, 040101 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.040101

[46] George Svetlichny. "Onderscheid maken tussen drie lichamen en twee lichamen die niet te scheiden zijn door een ongelijkheid van het beltype". Fysiek. Rev. D 35, 3066-3069 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3066

[47] N.David Mermin. "Extreme kwantumverstrengeling in een superpositie van macroscopisch verschillende toestanden". Fysiek. Eerwaarde Lett. 65, 1838-1840 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838

[48] Jean-Daniel Bancal, Cyril Branciard, Nicolas Gisin en Stefano Pironio. "Het kwantificeren van multipartiete non-lokaliteit". Fysiek. Eerwaarde Lett. 103, 090503 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.090503

[49] Jean-Daniel Bancal, Jonathan Barrett, Nicolas Gisin en Stefano Pironio. "Definities van meerdelige non-lokaliteit". Fysiek. Rev A 88, 014102 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.014102

[50] Patricia Contreras-Tejada, Carlos Palazuelos en Julio I. de Vicente. "Echte multipartiete non-lokaliteit is inherent aan kwantumnetwerken". Fysiek. Eerwaarde Lett. 126, 040501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.040501

[51] Miguel Navascuรฉs, Elie Wolfe, Denis Rosset en Alejandro Pozas-Kerstjens. "Echt netwerk multipartite verstrengeling". Fysiek. Eerwaarde Lett. 125, 240505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.240505

[52] Debashis Saha en Marcin Pawล‚owski. "Structuur van kwantum- en uitzending niet-lokale correlaties". Fysiek. Rev 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 en Robert W. Spekkens. "Het samenspel van verstrengeling en non-lokaliteit begrijpen: een nieuwe tak van verstrengelingstheorie motiveren en ontwikkelen" (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 en Marc-Olivier Renou. "Geen enkele bipartiete-niet-lokale causale theorie kan de correlaties van de natuur verklaren". Fysiek. Eerwaarde Lett. 127, 200401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200401

[55] Rafael Chaves, Daniel Cavalcanti en Leandro Aolita. "Causale hiรซrarchie van meerdelige Bell-non-lokaliteit". Kwantum 1, 23 (2017).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.22331/โ€‹q-2017-08-04-23

Geciteerd door

[1] Valentin Gebhart en Augusto Smerzi, "Coรฏncidence postselection for real multipartite nonlocality: Causal diagrams and threshold efficiรซnties", Fysieke beoordeling A 106 6, 062202 (2022).

Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2023-01-13 11:42:16). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.

Kon niet ophalen Door Crossref geciteerde gegevens tijdens laatste poging 2023-01-13 11:42:15: kon niet geciteerde gegevens voor 10.22331 / q-2023-01-13-897 niet ophalen van Crossref. Dit is normaal als de DOI recent is geregistreerd.

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Tijdstempel:

Meer van Quantum Journaal