Utvide antakelsen om rettferdig utvalg ved å bruke årsaksdiagrammer

Utvide antakelsen om rettferdig utvalg ved å bruke årsaksdiagrammer

Tidsstempel: 13. januar 2023 6:41

Valentin Gebhart og Augusto Smerzi

QSTAR, INO-CNR og LENS, Largo Enrico Fermi 2, 50125 Firenze, Italia

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Kassering av uønskede måleresultater i Bell-eksperimenter åpner deteksjonshullet som forhindrer en avgjørende demonstrasjon av ikke-lokalitet. Siden det å tette deteksjonshullet representerer en stor teknisk utfordring for mange praktiske Bell-eksperimenter, er det vanlig å anta den såkalte fair sampling assumption (FSA) som, i sin opprinnelige form, sier at den kollektivt ettervalgte statistikken er et rettferdig utvalg av ideell statistikk. Her analyserer vi FSA fra synspunktet om årsaksinferens: Vi utleder en årsaksstruktur som må være til stede i enhver årsaksmodell som trofast innkapsler FSA. Dette gir en enkel, intuitiv og samlende tilnærming som inkluderer ulike aksepterte former for FSA og understreker hva som virkelig antas når man bruker FSA. Vi viser da at FSA ikke bare kan brukes i scenarier med ikke-ideelle detektorer eller overføringstap, men også i ideelle eksperimenter der bare deler av korrelasjonene er ettervalgt, for eksempel når partiklenes destinasjoner er i en superposisjonstilstand. Til slutt demonstrerer vi at FSA også er anvendelig i flerpartiscenarier som tester for (ekte) flerpartite ikke-lokalitet.

Utvide antakelsen om rettferdig prøvetaking ved å bruke årsaksdiagrammer PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Utvalgt bilde: Årsaksstruktur av en trofast forklaring av antakelsen om rettferdig prøvetaking.

Populært sammendrag

En av hovedhindringene i demonstrasjonen av Bells ikke-lokalitet er kravet om svært effektive detektorer. Denne utfordrende vanskeligheten unngås ofte ved å anta at de mulige lokalrealistiske forklaringene til den observerte statistikken er begrenset, som er kjent som den rettferdige samplingsantagelsen (FSA). I dette arbeidet utleder vi en nødvendig struktur i årsaksdiagrammene til de lokalskjulte variabelmodellene, som må være tilstede for å trofast innkapsle FSA. Denne strukturen fremhever hva man egentlig antar når man antar FSA, og kan brukes til å sammenligne ulike former for FSA som finnes i litteraturen. Til slutt viser vi at kausaldiagrammet FSA også kan brukes i Bell-eksperimenter der partikkelens destinasjoner er tilfeldige, eller i flerpartiteeksperimenter som tester for ekte flerdelt ikke-lokalitet.

► BibTeX-data

► Referanser

[1] John S Bell. "Om einstein podolsky rosen-paradokset". Physics 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] John S Bell. "Teorien om lokale beables". I Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics: Collected Papers on Quantum Philosophy. Side 52–62. Cambridge University Press (2004). 2 utgave.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511815676

[3] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani og Stephanie Wehner. "Bell ikke-lokalitet". Rev. Mod. Phys. 86, 419–478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[4] Judea Pearl. "Kausalitet: Modeller, resonnement og slutninger". Cambridge University Press. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[5] Philip M. Pearle. "Skjult-variabel eksempel basert på dataavvisning". Phys. Rev. D 2, 1418-1425 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.2.1418

[6] John F. Clauser og Michael A. Horne. "Eksperimentelle konsekvenser av objektive lokale teorier". Phys. Rev. D 10, 526-535 (1974).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.10.526

[7] DS Tasca, SP Walborn, F. Toscano og PH Souto Ribeiro. "Observasjon av avstembare popescu-rohrlich-korrelasjoner gjennom ettervalg av en gaussisk stat". Phys. Rev. A 80, 030101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.030101

[8] Ilja Gerhardt, Qin Liu, Antía Lamas-Linares, Johannes Skaar, Valerio Scarani, Vadim Makarov og Christian Kurtsiefer. "Eksperimentelt forfalske brudd på bells ulikheter". Phys. Rev. Lett. 107, 170404 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.170404

[9] Enrico Pomarico, Bruno Sanguinetti, Pavel Sekatski, Hugo Zbinden og Nicolas Gisin. "Eksperimentell forsterkning av et sammenfiltret foton: hva om deteksjonssmutthullet blir ignorert?". Ny J. Phys. 13, 063031 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​6/​063031

[10] J Romero, D Giovannini, DS Tasca, SM Barnett og MJ Padgett. "Skreddersydd to-foton-korrelasjon og rettferdig prøvetaking: en advarselsfortelling". Ny J. Phys. 15, 083047 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​8/​083047

[11] N. David Mermin. "EPJ-eksperimentet - tanker om "smuthullet"". Ann. NY Acad. Sci. 480, 422-427 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1111 / j.1749-6632.1986.tb12444.x

[12] Philippe H. Eberhard. "Bakgrunnsnivå og moteffektivitet som kreves for et smutthullfritt einstein-podolsky-rosen-eksperiment". Phys. Rev. A 47, R747–R750 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

[13] Fabio Sciarrino, Giuseppe Vallone, Adán Cabello og Paolo Mataloni. "Bell-eksperimenter med tilfeldige destinasjonskilder". Phys. Rev. A 83, 032112 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.032112

[14] Anupam Garg og ND Mermin. "Detektorineffektivitet i einstein-podolsky-rosen-eksperimentet". Phys. Rev. D 35, 3831-3835 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3831

[15] Jan-Åke Larsson. "Bells ulikhet og detektorineffektivitet". Phys. 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 og David J Wineland. "Eksperimentelt brudd på en bjelles ulikhet med effektiv deteksjon". Nature 409, 791–794 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35057215

[17] DN Matsukevich, P. Maunz, DL Moehring, S. Olmschenk og C. Monroe. "Krenkelse av klokkeulikhet med to eksterne atomære qubits". Phys. Rev. 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 og PG Kwiat. "Deteksjons-smutthullfri test av kvante ikke-lokalitet og applikasjoner". Phys. Rev. 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 Abellán, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Thomas Jennewein, Morgan W. Mitchell, Paul G. Kwiat, Joshua C. Bienfang, Richard P. Mirin, Emanuel Knill og Sae Woo Nam. "Sterk smutthullfri test av lokal realisme". Phys. Rev. Lett. 115, 250402 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250402

[20] Marissa Giustina, Marijn AM Versteegh, Sören Wengerowsky, Johannes Handsteiner, Armin Hochrainer, Kevin Phelan, Fabian Steinlechner, Johannes Kofler, Jan-Åke Larsson, Carlos Abellán, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Morgan W. Mitchell, Jörn Beyer, Thomas Gerrits, Adriana E. Lita, Lynden K. Shalm, Sae Woo Nam, Thomas Scheidl, Rupert Ursin, Bernhard Wittmann og Anton Zeilinger. "Betydende smutthullfri test av klokkens teorem med sammenfiltrede fotoner". Phys. Rev. Lett. 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. "Krenkelse av klokkeulikhet uten smutthull ved bruk av elektronspinn adskilt med 1.3 kilometer". Nature 526, 682–686 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759

[22] John F. Clauser, Michael A. Horne, Abner Shimony og Richard A. Holt. "Foreslått eksperiment for å teste lokale teorier om skjulte variabler". Phys. Rev. Lett. 23, 880-884 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[23] Dominic W. Berry, Hyunseok Jeong, Magdalena Stobińska og Timothy C. Ralph. "Antakelse om rettferdig prøvetaking er ikke nødvendig for å teste lokal realisme". Phys. Rev. A 81, 012109 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012109

[24] Davide Orsucci, Jean-Daniel Bancal, Nicolas Sangouard og Pavel Sekatski. "Hvordan ettervalg påvirker enhetsuavhengige krav under antakelsen om rettferdig utvalg". Quantum 4, 238 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-03-02-238

[25] Igor Marinković, Andreas Wallucks, Ralf Riedinger, Sungkun Hong, Markus Aspelmeyer og Simon Gröblacher. "Optomekanisk klokketest". Phys. Rev. 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 og Anton Zeilinger. "Kosmisk klokketest ved bruk av tilfeldige måleinnstillinger fra kvasarer med høy rødforskyvning". Phys. Rev. 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 og Fabio Sciarrino. "Enhetsuavhengig test av et eksperiment med forsinket valg". Phys. 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 og G. Lima. "Eksperimentell undersøkelse av delvis sammenfiltrede tilstander for enhetsuavhengig generering av tilfeldighet og selvtestingsprotokoller". Phys. 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, et al. "Eksperimentelt brudd på n-lokalitet i et stjernekvantenettverk". Nat. Commun. 11, 1–8 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16189-6

[30] Santiago Tarrago Velez, Vivishek Sudhir, Nicolas Sangouard og Christophe Galland. "Klokkekorrelasjoner mellom lys og vibrasjon ved omgivelsesforhold". Sci. Adv. 6, eabb0260 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1126/​sciadv.abb0260

[31] Iris Agresti, Davide Poderini, Leonardo Guerini, Michele Mancusi, Gonzalo Carvacho, Leandro Aolita, Daniel Cavalcanti, Rafael Chaves og Fabio Sciarrino. "Eksperimentell enhetsuavhengig sertifisert tilfeldighetsgenerering med en instrumentell årsaksstruktur". Commun. Phys. 3, 1–7 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-020-0375-6

[32] Peter Spirtes, Clark N Glymour, Richard Scheines og David Heckerman. "Årsakssammenheng, prediksjon og søk". MIT-presse. (2000).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[33] Christopher J Wood og Robert W Spekkens. "Leksjonen om årsaksoppdagelsesalgoritmer for kvantekorrelasjoner: årsaksforklaringer på brudd på klokkeulikhet krever finjustering". Ny J. Phys. 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

[34] John-Mark A. Allen, Jonathan Barrett, Dominic C. Horsman, Ciarán M. Lee og Robert W. Spekkens. "Vanlige kvanteårsaker og kvanteårsaksmodeller". Phys. Rev. X 7, 031021 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031021

[35] Eric G. Cavalcanti. "Klassiske årsaksmodeller for brudd på klokke- og kochen-specker ulikhet krever finjustering". Phys. Rev. X 8, 021018 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021018

[36] Pawel Blasiak, Ewa Borsuk og Marcin Markiewicz. "Om sikkert ettervalg for Bell-tester med ideelle detektorer: Causal diagram approach". Quantum 5, 575 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-575

[37] Valentin Gebhart, Luca Pezzè og Augusto Smerzi. "Ekte flerparts ikke-lokalitet med kausal-diagram ettervalg". Phys. Rev. Lett. 127, 140401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.140401

[38] Valentin Gebhart og Augusto Smerzi. "Tilfeldighetspostseleksjon for ekte flerparts ikke-lokalitet: Årsaksdiagrammer og terskeleffektivitet" (2022). Phys. Rev. A 106, 062202 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.062202

[39] Bernard Yurke og David Stoler. "Bells-ulikhetseksperimenter ved bruk av uavhengige partikkelkilder". Phys. Rev. A 46, 2229-2234 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.46.2229

[40] Bernard Yurke og David Stoler. "Einstein-podolsky-rosen-effekter fra uavhengige partikkelkilder". Phys. Rev. Lett. 68, 1251-1254 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.1251

[41] JD Franson. "Bellulikhet for posisjon og tid". Phys. Rev. Lett. 62, 2205-2208 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.62.2205

[42] Sven Aerts, Paul Kwiat, Jan-Åke Larsson og Marek Żukowski. "To-foton franson-type eksperimenter og lokal realisme". Phys. Rev. Lett. 83, 2872-2875 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.2872

[43] Jonathan Jogenfors, Ashraf Mohamed Elhassan, Johan Ahrens, Mohamed Bourennane og Jan Åke Larsson. "Hacke bjelletesten ved bruk av klassisk lys i energi-tidsforviklingsbasert kvantenøkkeldistribusjon". Sci. Adv. 1, e1500793 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1500793

[44] Adán Cabello, Alessandro Rossi, Giuseppe Vallone, Francesco De Martini og Paolo Mataloni. "Foreslått klokkeeksperiment med ekte energi-tidsforviklinger". Phys. Rev. Lett. 102, 040401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.040401

[45] G. Lima, G. Vallone, A. Chiuri, A. Cabello og P. Mataloni. "Eksperimentelt brudd på klokkeulikhet uten smutthullet etter utvelgelsen". Phys. Rev. A 81, 040101 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.040101

[46] George Svetlichny. "Skille tre-kropper fra to-kropper som ikke kan separeres ved en klokke-type ulikhet". Phys. Rev. D 35, 3066-3069 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3066

[47] N. David Mermin. "Ekstrem kvanteforviklinger i en superposisjon av makroskopisk distinkte tilstander". Phys. Rev. Lett. 65, 1838–1840 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838

[48] Jean-Daniel Bancal, Cyril Branciard, Nicolas Gisin og Stefano Pironio. "Kvantifisere flerparts ikke-lokalitet". Phys. Rev. Lett. 103, 090503 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.090503

[49] Jean-Daniel Bancal, Jonathan Barrett, Nicolas Gisin og Stefano Pironio. "Definisjoner av flerparts ikke-lokalitet". Phys. Rev. A 88, 014102 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.014102

[50] Patricia Contreras-Tejada, Carlos Palazuelos og Julio I. de Vicente. "Ekte flerparts ikke-lokalitet er iboende for kvantenettverk". Phys. Rev. Lett. 126, 040501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.040501

[51] Miguel Navascués, Elie Wolfe, Denis Rosset og Alejandro Pozas-Kerstjens. "Ekte flerpartssammenfiltring av nettverk". Phys. Rev. Lett. 125, 240505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.240505

[52] Debashis Saha og Marcin Pawłowski. "Struktur av kvante- og kringkastings ikke-lokale korrelasjoner". Phys. 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 og Robert W. Spekkens. "Forstå samspillet mellom forviklinger og ikke-lokalitet: motivere og utvikle en ny gren av forviklingsteori" (2021). arXiv:2004.09194.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arxiv.2004.09194
arxiv: 2004.09194

[54] Xavier Coiteux-Roy, Elie Wolfe og Marc-Olivier Renou. "Ingen todelt-ikke-lokal kausal teori kan forklare naturens sammenhenger". Phys. Rev. Lett. 127, 200401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200401

[55] Rafael Chaves, Daniel Cavalcanti og Leandro Aolita. "Årsakshierarki av flerparts Bell-ikke-lokalitet". Quantum 1, 23 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2017-08-04-23

Sitert av

[1] Valentin Gebhart og Augusto Smerzi, "Tilfeldighetspostutvalg for ekte flerparts ikke-lokalitet: Årsaksdiagrammer og terskeleffektivitet", Fysisk gjennomgang A 106 6, 062202 (2022).

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2023-01-13 11:42:16). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.

Kunne ikke hente Crossref sitert av data under siste forsøk 2023-01-13 11:42:15: Kunne ikke hente siterte data for 10.22331 / q-2023-01-13-897 fra Crossref. Dette er normalt hvis DOI nylig ble registrert.

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal