Расширение предположения о справедливой выборке с использованием причинно-следственных диаграмм

Расширение предположения о справедливой выборке с использованием причинно-следственных диаграмм

Отметка времени: 13 января 2023 г., 6:41

Валентин Гебхарт и Аугусто Смерци

QSTAR, INO-CNR и LENS, Ларго Энрико Ферми 2, 50125 Флоренция, Италия

Находите эту статью интересной или хотите обсудить? Scite или оставить комментарий на SciRate.

Абстрактные

Отбрасывание нежелательных результатов измерений в экспериментах Белла открывает лазейку в обнаружении, которая препятствует убедительной демонстрации нелокальности. Поскольку закрытие лазейки в обнаружении представляет собой серьезную техническую проблему для многих практических экспериментов Белла, принято исходить из так называемого допущения справедливой выборки (FSA), которое в своей первоначальной форме утверждает, что коллективно отобранные статистические данные представляют собой справедливую выборку идеальная статистика. Здесь мы анализируем FSA с точки зрения каузального вывода: мы получаем каузальную структуру, которая должна присутствовать в любой каузальной модели, точно инкапсулирующей FSA. Это обеспечивает простой, интуитивно понятный и унифицирующий подход, который включает в себя различные принятые формы FSA и подчеркивает, что на самом деле предполагается при использовании FSA. Затем мы показываем, что FSA может применяться не только в сценариях с неидеальными детекторами или потерями при передаче, но также и в идеальных экспериментах, в которых поствыбирается только часть корреляций, например, когда места назначения частиц находятся в состоянии суперпозиции. Наконец, мы демонстрируем, что FSA также применим в многочастных сценариях, которые проверяют (настоящую) многочастную нелокальность.

Расширение предположения о справедливой выборке с использованием причинно-следственных диаграмм PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.

Рекомендуемое изображение: причинно-следственная структура достоверного объяснения предположения о справедливой выборке.

Популярное резюме

Одним из основных препятствий в демонстрации нелокальности Белла является потребность в высокоэффективных детекторах. Этой сложной трудности обычно удается избежать, если предположить, что возможные локально-реалистичные объяснения наблюдаемой статистики ограничены, что известно как предположение о справедливой выборке (FSA). В этой работе мы выводим необходимую структуру в причинно-следственных диаграммах моделей локальных скрытых переменных, которая должна присутствовать, чтобы точно инкапсулировать FSA. Эта структура подчеркивает то, что на самом деле предполагается при допущении FSA, и может использоваться для сравнения различных форм FSA, встречающихся в литературе. Наконец, мы показываем, что FSA причинно-следственной диаграммы может также применяться в экспериментах Белла, где места назначения частицы случайны, или в многочастных экспериментах, проверяющих подлинную многочастную нелокальность.

► Данные BibTeX

► Рекомендации

[1] Джон С Белл. «О парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена». Физика 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] Джон С Белл. «Теория местных библей». В книге «Выразимое и невыразимое в квантовой механике: Сборник статей по квантовой философии». Страницы 52–62. Издательство Кембриджского университета (2004). 2 выпуск.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511815676

[3] Николя Бруннер, Даниэль Кавальканти, Стефано Пиронио, Валерио Скарани и Стефани Венер. «Колокольная нелокальность». Преподобный Мод. физ. 86, 419–478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[4] Иудейская жемчужина. «Причинность: модели, рассуждения и выводы». Издательство Кембриджского университета. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[5] Филип М. Перл. «Пример скрытой переменной, основанный на отклонении данных». физ. Ред. D 2, 1418–1425 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.2.1418

[6] Джон Ф. Клаузер и Майкл А. Хорн. «Экспериментальные последствия объективных локальных теорий». физ. Ред. D 10, 526–535 (1974).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.10.526

[7] Д.С. Таска, С.П. Уолборн, Ф. Тоскано и П.Х. Соуто Рибейро. «Наблюдение настраиваемых корреляций Попеску-Рорлиха посредством постселекции гауссовского состояния». физ. Ред. А 80, 030101 (2009 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.030101

[8] Илья Герхардт, Цинь Лю, Антиа Ламас-Линарес, Йоханнес Скаар, Валерио Скарани, Вадим Макаров и Кристиан Курцифер. «Экспериментальная имитация нарушения неравенств Белла». физ. Преподобный Летт. 107, 170404 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.170404

[9] Энрико Помарико, Бруно Сангинетти, Павел Секатски, Хьюго Збинден и Николя Гизин. «Экспериментальное усиление запутанного фотона: что, если проигнорировать лазейку обнаружения?». New J. Phys. 13, 063031 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​6/​063031

[10] Дж. Ромеро, Д. Джованнини, Д. С. Таска, С. М. Барнетт и М. Дж. Пэджетт. «Специальная двухфотонная корреляция и справедливая выборка: поучительная история». New J. Phys. 15, 083047 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​8/​083047

[11] Н. Дэвид Мермин. «Эксперимент ЭПР — мысли о «лазейке»». Анна. Академик Нью-Йорка науч. 480, 422–427 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1111 / j.1749-6632.1986.tb12444.x

[12] Филипп Х. Эберхард. «Фоновый уровень и эффективность счетчика, необходимые для эксперимента Эйнштейна-Подольского-Розена без лазеек». физ. Ред. A 47, R747–R750 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

[13] Фабио Шаррино, Джузеппе Валлоне, Адан Кабельо и Паоло Маталони. «Эксперименты Белла со случайными источниками назначения». физ. Ред. А 83, 032112 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.032112

[14] Анупам Гарг и Н. Д. Мермин. «Неэффективность детектора в эксперименте Эйнштейна-Подольского-Розена». физ. Ред. D 35, 3831–3835 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3831

[15] Ян-Оке Ларссон. «Неравенство Белла и неэффективность детектора». физ. Ред. А 57, 3304–3308 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.3304

[16] Мэри А. Роу, Дэвид Килпински, Фолькер Мейер, Чарльз А. Сакетт, Уэйн М. Итано, Кристофер Монро и Дэвид Дж. Вайнленд. «Экспериментальное нарушение неравенства Белла с эффективным обнаружением». Природа 409, 791–794 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35057215

[17] Д. Н. Мацукевич, П. Маунц, Д. Л. Мёринг, С. Ольмшенк, К. Монро. «Нарушение неравенства Белла с двумя удаленными атомными кубитами». физ. Преподобный Летт. 100, 150404 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.100.150404

[18] Б. Г. Кристенсен, К. Т. Маккаскер, Дж. Б. Альтепетер, Б. Калкинс, Т. Герритс, А. Е. Лита, А. Миллер, Л. К. Шалм, Ю. Чжан, С. В. Нам, Н. Бруннер, К. К. В. Лим, Н. Гизин и П. Г. Квиат. «Безобнаруживающий тест квантовой нелокальности и приложения». физ. Преподобный Летт. 111, 130406 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130406

[19] Линден К. Шалм, Эван Мейер-Скотт, Брэдли Г. Кристенсен, Питер Бирхорст, Майкл А. Уэйн, Мартин Дж. Стивенс, Томас Герритс, Скотт Глэнси, Дени Р. Хэмел, Майкл С. Оллман, Кевин Дж. Коукли, Шелли Д. Дайер, Карсон Ходж, Адриана Э. Лита, Варун Б. Верма, Камилла Ламброкко, Эдвард Торторичи, Алан Л. Мигдалл, Янбао Чжан, Дэниел Р. Кумор, Уильям Х. Фарр, Франческо Марсили, Мэтью Д. Шоу, Джеффри А. Стерн, Карлос Абеллан, Вальдимар Амайя, Валерио Прунери, Томас Дженневейн, Морган В. Митчелл, Пол Г. Квиат, Джошуа К. Бьенфанг, Ричард П. Мирин, Эмануэль Нилл и Сае Ву Нам. «Крепкий тест местного реализма без лазеек». физ. Преподобный Летт. 115, 250402 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250402

[20] Марисса Джустина, Марин А. М. Верстиг, Сёрен Венгеровски, Йоханнес Хандштайнер, Армин Хохрайнер, Кевин Фелан, Фабиан Штайнлехнер, Йоханнес Кофлер, Ян-Оке Ларссон, Карлос Абеллан, Вальдимар Амайя, Валерио Прунери, Морган В. Митчелл, Йорн Бейер, Томас Герритс, Адриана Э. Лита, Линден К. Шалм, Сае Ву Нам, Томас Шайдл, Руперт Урсин, Бернхард Виттманн и Антон Цайлингер. «Беззначительная лазейка для проверки теоремы Белла с запутанными фотонами». физ. Преподобный Летт. 115, 250401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250401

[21] Бас Хенсен, Ханнес Берньен, Анаис Э. Дрео, Андреас Рейзерер, Норберт Кальб, Махиль С. Блок, Юст Рюйтенберг, Раймонд Ф.Л. Вермюлен, Раймонд Н. Схоутен, Карлос Абеллан и др. «Нарушение неравенства колокола без лазеек с использованием спинов электронов, разнесенных на 1.3 километра». Природа 526, 682–686 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759

[22] Джон Ф. Клаузер, Майкл А. Хорн, Эбнер Шимони и Ричард А. Холт. «Предлагаемый эксперимент для проверки локальных теорий скрытых переменных». физ. Преподобный Летт. 23, 880–884 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[23] Доминик В. Берри, Хёнсок Чон, Магдалена Стобинска и Тимоти С. Ральф. «Предположение о справедливой выборке не обязательно для проверки локального реализма». физ. Ред. А 81, 012109 (2010 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012109

[24] Давиде Орсуччи, Жан-Даниэль Банкаль, Николя Сангуар и Павел Секатски. «Как пост-отбор влияет на заявления, не зависящие от устройства, в соответствии с предположением о справедливой выборке». Квант 4, 238 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-03-02-238

[25] Игорь Маринкович, Андреас Валлукс, Ральф Ридингер, Сунгкун Хонг, Маркус Аспельмейер и Саймон Грёблахер. «Оптомеханический звонок». физ. Преподобный Летт. 121, 220404 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.220404

[26] Доминик Раух, Йоханнес Хандштайнер, Армин Хохрайнер, Джейсон Галличкио, Эндрю С. Фридман, Кальвин Люн, Бо Лю, Лукас Булла, Себастьян Экер, Фабиан Штайнлехнер, Руперт Урсин, Бейли Ху, Дэвид Леон, Крис Бенн, Адриано Гедина, Массимо Чеккони, Алан Х. Гут, Дэвид И. Кайзер, Томас Шайдл и Антон Цайлингер. «Тест космического колокола с использованием случайных настроек измерений квазаров с большим красным смещением». физ. Преподобный Летт. 121, 080403 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.080403

[27] Эмануэле Полино, Ирис Агрести, Давиде Подерини, Гонсало Карвачо, Джорджио Милани, Габриэла Баррето Лемос, Рафаэль Чавес и Фабио Шаррино. «Независимый от устройства тест эксперимента с отложенным выбором». физ. Ред. А 100, 022111 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022111

[28] С. Гомес, А. Маттар, И. Мачука, Э. С. Гомес, Д. Кавальканти, О. Хименес Фариас, А. Асин и Г. Лима. «Экспериментальное исследование частично запутанных состояний для аппаратно-независимой генерации случайности и протоколов самотестирования». физ. Ред. А 99, 032108 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032108

[29] Давиде Подерини, Ирис Агрести, Гульельмо Маркезе, Эмануэле Полино, Тайра Джордани, Алессия Супрано, Мауро Валери, Джорджио Милани, Николо Спаньоло, Гонсало Карвачо и др. «Экспериментальное нарушение n-локальности в звездной квантовой сети». Нац. коммун. 11, 1–8 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16189-6

[30] Сантьяго Тарраго Велес, Вивишек Судхир, Николя Сангуар и Кристоф Галланд. «Колокольные корреляции между светом и вибрацией в условиях окружающей среды». науч. Доп. 6, eabb0260 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1126/​sciadv.abb0260

[31] Ирис Агрести, Давиде Подерини, Леонардо Герини, Микеле Манкузи, Гонсало Карвачо, Леандро Аолита, Даниэль Кавальканти, Рафаэль Чавес и Фабио Шаррино. «Экспериментальная аппаратно-независимая сертифицированная генерация случайности с инструментальной причинно-следственной структурой». коммун. физ. 3, 1–7 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-020-0375-6

[32] Питер Спиртес, Кларк Н. Глимур, Ричард Шейнс и Дэвид Хекерман. «Причинность, предсказание и поиск». Пресс МТИ. (2000).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[33] Кристофер Дж. Вуд и Роберт В. Спеккенс. «Урок причинно-следственных алгоритмов обнаружения квантовых корреляций: причинно-следственные объяснения нарушений неравенства Белла требуют тонкой настройки». New J. Phys. 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

[34] Джон-Марк А. Аллен, Джонатан Барретт, Доминик С. Хорсман, Киаран М. Ли и Роберт В. Спеккенс. «Квантовые общие причины и квантовые причинные модели». физ. Ред. X 7, 031021 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031021

[35] Эрик Г. Кавальканти. «Классические причинно-следственные модели нарушений неравенства Белла и Кохена-Спеккера требуют тонкой настройки». физ. Ред. X 8, 021018 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021018

[36] Павел Бласиак, Ева Борсук и Марцин Маркевич. «О безопасном пост-отборе тестов Белла с идеальными детекторами: подход на основе причинно-следственных диаграмм». Квант 5, 575 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-575

[37] Валентин Гебхарт, Лука Пецце и Аугусто Смерци. «Настоящая многочастная нелокальность с постселекцией каузальной диаграммы». физ. Преподобный Летт. 127, 140401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.140401

[38] Валентин Гебхарт и Аугусто Смерзи. «Постселекция совпадений для подлинной многочастной нелокальности: причинно-следственные диаграммы и пороговая эффективность» (2022). физ. Ред. А 106, 062202 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.062202

[39] Бернард Юрке и Дэвид Столер. «Эксперименты по неравенству Белла с использованием независимых источников частиц». физ. Ред. А 46, 2229–2234 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.46.2229

[40] Бернард Юрке и Дэвид Столер. «Эффекты Эйнштейна-Подольского-Розена от независимых источников частиц». физ. Преподобный Летт. 68, 1251–1254 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.1251

[41] Джей Ди Франсон. «Неравенство Белла для положения и времени». физ. Преподобный Летт. 62, 2205–2208 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.62.2205

[42] Свен Аэртс, Пол Квиат, Ян-Оке Ларссон и Марек Жуковский. «Двухфотонные эксперименты типа Франсона и локальный реализм». физ. Преподобный Летт. 83, 2872–2875 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.2872

[43] Джонатан Йогенфорс, Ашраф Мохамед Эльхассан, Йохан Аренс, Мохамед Буреннан и Ян Оке Ларссон. «Взлом теста колокола с использованием классического света в распределении квантовых ключей на основе запутанности энергии и времени». науч. Доп. 1, e1500793 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1500793

[44] Адан Кабельо, Алессандро Росси, Джузеппе Валлоне, Франческо Де Мартини и Паоло Маталони. «Предлагаемый эксперимент с колокольчиком с подлинной запутанностью энергии и времени». физ. Преподобный Летт. 102, 040401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.040401

[45] Дж. Лима, Дж. Валлоне, А. Кьюри, А. Кабельо и П. Маталони. «Экспериментальное нарушение неравенства колокола без лазейки после отбора». физ. Ред. А 81, 040101 (2010 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.040101

[46] Георгий Светличный. «Отличение трехчастичной несепарабельности от двухчастичной с помощью неравенства типа колокола». физ. Ред. D 35, 3066–3069 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3066

[47] Н. Дэвид Мермин. «Экстремальная квантовая запутанность в суперпозиции макроскопически различных состояний». физ. Преподобный Летт. 65, 1838–1840 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838

[48] Жан-Даниэль Банкаль, Сирил Бранчард, Николя Жизин и Стефано Пиронио. «Количественная многочастная нелокальность». физ. Преподобный Летт. 103, 090503 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.090503

[49] Жан-Даниэль Банкаль, Джонатан Барретт, Николя Гизин и Стефано Пиронио. «Определения многодольной нелокальности». физ. Ред. А 88, 014102 (2013 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.014102

[50] Патрисия Контрерас-Техада, Карлос Паласуэлос и Хулио И. де Висенте. «Настоящая многочастная нелокальность присуща квантовым сетям». физ. Преподобный Летт. 126, 040501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.040501

[51] Мигель Наваскуэс, Эли Вулф, Денис Россе и Алехандро Позас-Керстьенс. «Настоящая сетевая многосторонняя запутанность». физ. Преподобный Летт. 125, 240505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.240505

[52] Дебашис Саа и Марцин Павловский. «Структура квантовых и широковещательных нелокальных корреляций». физ. Ред. А 92, 062129 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.062129

[53] Дэвид Шмид, Томас С. Фрейзер, Рави Кунджвал, Ана Белен Сайнс, Эли Вулф и Роберт В. Спеккенс. «Понимание взаимодействия запутанности и нелокальности: мотивация и развитие новой ветви теории запутанности» (2021). архив: 2004.09194.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arxiv.2004.09194
Arxiv: 2004.09194

[54] Ксавье Куате-Рой, Эли Вульф и Марк-Оливье Рену. «Никакая двучастно-нелокальная причинная теория не может объяснить корреляции в природе». физ. Преподобный Летт. 127, 200401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200401

[55] Рафаэль Чавес, Даниэль Кавальканти и Леандро Аолита. «Причинная иерархия многодольной нелокальности Белла». Квант 1, 23 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2017-08-04-23

Цитируется

[1] Валентин Гебхарт и Аугусто Смерзи, «Постселекция совпадений для подлинной многочастной нелокальности: причинно-следственные диаграммы и пороговые эффективности», Физический обзор A 106 6, 062202 (2022).

Приведенные цитаты из САО / НАСА ADS (последнее обновление успешно 2023-01-13 11:42:16). Список может быть неполным, поскольку не все издатели предоставляют подходящие и полные данные о цитировании.

Не удалось получить Перекрестная ссылка на данные во время последней попытки 2023-01-13 11:42:15: Не удалось получить цитируемые данные для 10.22331 / q-2023-01-13-897 от Crossref. Это нормально, если DOI был зарегистрирован недавно.

Эта статья опубликована в Quantum под Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) лицензия. Авторское право остается за первоначальными правообладателями, такими как авторы или их учреждения.

Отметка времени:

Больше от Квантовый журнал