Razširitev predpostavke poštenega vzorčenja z uporabo vzročnih diagramov

Razširitev predpostavke poštenega vzorčenja z uporabo vzročnih diagramov

Časovni žig: 13. januar 2023 6

Valentin Gebhart in Augusto Smerzi

QSTAR, INO-CNR in LENS, Largo Enrico Fermi 2, 50125 Firenze, Italija

Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.

Minimalizem

Zavrženje nezaželenih rezultatov meritev v Bellovih poskusih odpre vrzel zaznavanja, ki preprečuje dokončno demonstracijo nelokalnosti. Ker zapiranje vrzeli v odkrivanju predstavlja velik tehnični izziv za številne praktične Bellove poskuse, je običajno predpostaviti tako imenovano predpostavko poštenega vzorčenja (FSA), ki v svoji izvirni obliki navaja, da so skupno naknadno izbrani statistični podatki pošten vzorec idealna statistika. Tukaj analiziramo FSA z vidika vzročnega sklepanja: izpeljemo vzročno strukturo, ki mora biti prisotna v vsakem vzročnem modelu, ki zvesto zajema FSA. To zagotavlja enostaven, intuitiven in enoten pristop, ki vključuje različne sprejete oblike FSA in poudarja, kaj se v resnici predvideva pri uporabi FSA. Nato pokažemo, da FSA ni mogoče uporabiti le v scenarijih z neidealnimi detektorji ali izgubami pri prenosu, ampak tudi v idealnih poskusih, kjer so naknadno izbrani le deli korelacije, npr. ko so cilji delcev v superpozicijskem stanju. Na koncu pokažemo, da je FSA uporaben tudi v večstranskih scenarijih, ki testirajo (resnično) večstransko nelokalnost.

Extending the fair sampling assumption using causal diagrams PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Predstavljena slika: vzročna struktura zveste razlage predpostavke poštenega vzorčenja.

Priljubljen povzetek

Ena od glavnih ovir pri dokazovanju Bellove nelokalnosti je zahteva po zelo učinkovitih detektorjih. Tej zahtevni težavi se običajno izognemo s predpostavko, da so možne lokalno-realistične razlage opazovane statistike omejene, kar je znano kot predpostavka poštenega vzorčenja (FSA). V tem delu izpeljemo potrebno strukturo v vzročnih diagramih modelov lokalno skritih spremenljivk, ki morajo biti prisotni za zvesto inkapsulacijo FSA. Ta struktura poudarja, kaj se v resnici domneva pri predpostavki FSA, in jo je mogoče uporabiti za primerjavo različnih oblik FSA, ki jih najdemo v literaturi. Končno pokažemo, da je vzročni diagram FSA mogoče uporabiti tudi v Bellovih poskusih, kjer so cilji delcev naključni, ali v večdelnih poskusih, ki preizkušajo resnično večdelno nelokalnost.

► BibTeX podatki

► Reference

[1] John S. Bell. "O paradoksu Einstein Podolsky Rosen". Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] John S. Bell. “Teorija lokalnih beabl”. V Izgovorljivo in neizrekljivo v kvantni mehaniki: Zbrani članki o kvantni filozofiji. Strani 52–62. Cambridge University Press (2004). 2 izdaja.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511815676

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

[4] Judejski biser. "Vzročnost: modeli, sklepanje in sklepanje". Cambridge University Press. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[5] Philip M. Pearle. "Primer skrite spremenljivke na podlagi zavrnitve podatkov". Phys. Rev. D 2, 1418–1425 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.2.1418

[6] John F. Clauser in Michael A. Horne. “Eksperimentalne posledice objektivnih lokalnih teorij”. Phys. Rev. D 10, 526–535 (1974).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.10.526

[7] DS Tasca, SP Walborn, F. Toscano in PH Souto Ribeiro. "Opazovanje nastavljivih popescu-rohrlichovih korelacij z naknadno selekcijo Gaussovega stanja". 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 in Christian Kurtsiefer. “Eksperimentalno ponarejanje kršitve zvonovih neenakosti”. Phys. Rev. Lett. 107, 170404 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.170404

[9] Enrico Pomarico, Bruno Sanguinetti, Pavel Sekatski, Hugo Zbinden in Nicolas Gisin. "Eksperimentalno ojačanje zapletenega fotona: kaj če zanemarimo vrzel zaznavanja?" New J. Phys. 13, 063031 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​6/​063031

[10] J Romero, D Giovannini, DS Tasca, SM Barnett in MJ Padgett. »Prilagojena dvofotonska korelacija in pošteno vzorčenje: opozorilna zgodba«. New J. Phys. 15, 083047 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​8/​083047

[11] N. David Mermin. "Poskus EPR - razmišljanje o "vrklji"". Ann. NY Acad. Sci. 480, 422–427 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1111 / j.1749-6632.1986.tb12444.x

[12] Philippe H. Eberhard. »Učinkovitost ozadja in števca, potrebna za poskus Einstein-Podolsky-Rosen brez vrzeli«. Phys. Rev. A 47, R747–R750 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

[13] Fabio Sciarrino, Giuseppe Vallone, Adán Cabello in Paolo Mataloni. "Bell eksperimentira z naključnimi ciljnimi viri". Phys. Rev. A 83, 032112 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.032112

[14] Anupam Garg in ND Mermin. "Neučinkovitost detektorja v eksperimentu Einstein-Podolsky-Rosen". Phys. Rev. D 35, 3831–3835 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3831

[15] Jan-Åke Larsson. "Bellova neenakost in neučinkovitost detektorja". 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 in David J Wineland. “Eksperimentalna kršitev neenakosti zvonca z učinkovito detekcijo”. Nature 409, 791–794 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35057215

[17] DN Matsukevich, P. Maunz, DL Moehring, S. Olmschenk in C. Monroe. "Kršitev Bellove neenakosti z dvema oddaljenima atomskima kubitoma". 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 in PG Kwiat. "Preizkus kvantne nelokalnosti brez zank in aplikacij". 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 in Sae Woo Nam. »Močan preizkus lokalnega realizma brez zank«. 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 in Anton Zeilinger. "Preizkus Bellovega izreka z zapletenimi fotoni brez pomembnih lukenj". 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. "Kršitev neenakosti zvonov brez vrzeli z uporabo elektronskih vrtljajev, ločenih z 1.3 kilometra". Narava 526, 682–686 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759

[22] John F. Clauser, Michael A. Horne, Abner Shimony in Richard A. Holt. "Predlagani eksperiment za testiranje teorij lokalnih skritih spremenljivk". Phys. Rev. Lett. 23, 880–884 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[23] Dominic W. Berry, Hyunseok Jeong, Magdalena Stobińska in Timothy C. Ralph. "Predpostavka o poštenem vzorčenju ni potrebna za testiranje lokalnega realizma". Phys. Rev. A 81, 012109 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012109

[24] Davide Orsucci, Jean-Daniel Bancal, Nicolas Sangouard in Pavel Sekatski. »Kako naknadna selekcija vpliva na zahtevke, neodvisne od naprave, pod predpostavko poštenega vzorčenja«. 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 in Simon Gröblacher. "Optomehanski preskus zvonca". 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 in Anton Zeilinger. "Preizkus kozmičnega zvona z uporabo naključnih merilnih nastavitev iz kvazarjev z visokim rdečim premikom". 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 in Fabio Sciarrino. "Od naprave neodvisen preizkus eksperimenta z zakasnjeno izbiro". 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 in G. Lima. "Eksperimentalna preiskava delno zapletenih stanj za od naprave neodvisno generiranje naključnosti in protokole samotestiranja". 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 idr. "Eksperimentalna kršitev n-lokalnosti v zvezdni kvantni mreži". Nat. Komun. 11, 1–8 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16189-6

[30] Santiago Tarrago Velez, Vivishek Sudhir, Nicolas Sangouard in Christophe Galland. "Zvončaste korelacije med svetlobo in vibracijami pri okoljskih pogojih". 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 in Fabio Sciarrino. "Eksperimentalno od naprave neodvisno certificirano naključno ustvarjanje z instrumentalno vzročno strukturo". Komun. Phys. 3, 1–7 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-020-0375-6

[32] Peter Spirtes, Clark N Glymour, Richard Scheines in David Heckerman. "Vzročna zveza, napoved in iskanje". Tisk MIT. (2000).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[33] Christopher J Wood in Robert W Spekkens. "Lekcija algoritmov za vzročno odkrivanje kvantnih korelacij: vzročne razlage kršitev neenakosti zvonca zahtevajo natančno nastavitev". New 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 in Robert W. Spekkens. "Kvantni pogosti vzroki in kvantni vzročni modeli". Phys. Rev. X 7, 031021 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031021

[35] Eric G. Cavalcanti. "Klasični vzročni modeli za kršitve neenakosti zvonca in kochen-speckerja zahtevajo natančno nastavitev". Phys. Rev. X 8, 021018 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021018

[36] Pawel Blasiak, Ewa Borsuk in Marcin Markiewicz. "O varnem naknadnem izboru za Bellove teste z idealnimi detektorji: pristop vzročnega diagrama". Quantum 5, 575 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-575

[37] Valentin Gebhart, Luca Pezzè in Augusto Smerzi. "Prava večstranska nelokalnost z naknadno selekcijo vzročnega diagrama". Phys. Rev. Lett. 127, 140401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.140401

[38] Valentin Gebhart in Augusto Smerzi. »Naknadna selekcija naključja za pravo večpartitno nelokalnost: vzročni diagrami in prag učinkovitosti« (2022). Phys. Rev. A 106, 062202 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.062202

[39] Bernard Yurke in David Stoler. “Poskusi Bellove neenakosti z uporabo neodvisnih virov delcev”. Phys. Rev. A 46, 2229–2234 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.46.2229

[40] Bernard Yurke in David Stoler. "Učinki Einstein-Podolsky-Rosen iz neodvisnih virov delcev". Phys. Rev. Lett. 68, 1251–1254 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.1251

[41] JD Franson. "Bellova neenakost za položaj in čas". Phys. Rev. Lett. 62, 2205–2208 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.62.2205

[42] Sven Aerts, Paul Kwiat, Jan-Åke Larsson in Marek Żukowski. "Dvofotonski fransonovi poskusi in lokalni realizem". 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 in Jan Åke Larsson. "Hakiranje testa zvonca z uporabo klasične svetlobe v kvantni porazdelitvi ključev, ki temelji na energijsko-časovnem zapletu". Sci. Adv. 1, e1500793 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1500793

[44] Adán Cabello, Alessandro Rossi, Giuseppe Vallone, Francesco De Martini in Paolo Mataloni. "Predlagani poskus zvonca s pristnim prepletanjem energije in časa". Phys. Rev. Lett. 102, 040401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.040401

[45] G. Lima, G. Vallone, A. Chiuri, A. Cabello in P. Mataloni. "Eksperimentalna kršitev neenakosti zvonca brez vrzeli po izbiri". Phys. Rev. A 81, 040101 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.040101

[46] George Svetlichny. "Razločevanje neločljivosti treh teles od neločljivosti dveh teles z neenakostjo zvonastega tipa". Phys. Rev. D 35, 3066–3069 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3066

[47] N. David Mermin. "Ekstremna kvantna zapletenost v superpoziciji makroskopsko različnih stanj". Phys. Rev. Lett. 65, 1838–1840 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838

[48] Jean-Daniel Bancal, Cyril Branciard, Nicolas Gisin in Stefano Pironio. "Kvantificiranje večstranske nelokalnosti". Phys. Rev. Lett. 103, 090503 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.090503

[49] Jean-Daniel Bancal, Jonathan Barrett, Nicolas Gisin in Stefano Pironio. “Definicije večstranske nelokalnosti”. Phys. Rev. A 88, 014102 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.014102

[50] Patricia Contreras-Tejada, Carlos Palazuelos in Julio I. de Vicente. "Prava večstranska nelokalnost je intrinzična za kvantna omrežja". Phys. Rev. Lett. 126, 040501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.040501

[51] Miguel Navascués, Elie Wolfe, Denis Rosset in Alejandro Pozas-Kerstjens. "Prava večdelna prepletenost omrežja". Phys. Rev. Lett. 125, 240505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.240505

[52] Debashis Saha in Marcin Pawłowski. “Struktura kvantnih in oddajnih nelokalnih korelacij”. 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 in Robert W. Spekkens. »Razumevanje medsebojnega delovanja zapletenosti in nelokalnosti: motiviranje in razvoj nove veje teorije zapletenosti« (2021). arXiv:2004.09194.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arxiv.2004.09194
arXiv: 2004.09194

[54] Xavier Coiteux-Roy, Elie Wolfe in Marc-Olivier Renou. "Nobena bipartitno-nelokalna vzročna teorija ne more razložiti korelacije narave". Phys. Rev. Lett. 127, 200401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200401

[55] Rafael Chaves, Daniel Cavalcanti in Leandro Aolita. "Vzročna hierarhija večdelne Bellove nelokalnosti". Quantum 1, 23 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2017-08-04-23

Navedel

[1] Valentin Gebhart in Augusto Smerzi, »Naknadna selekcija naključja za resnično večstransko nelokalnost: vzročni diagrami in prag učinkovitosti«, Fizični pregled A 106 6, 062202 (2022).

Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2023-01-13 11:42:16). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.

Pridobitve ni bilo mogoče Crossref citirani podatki med zadnjim poskusom 2023-01-13 11:42:15: Citiranih podatkov za 10.22331 / q-2023-01-13-897 od Crossrefa ni bilo mogoče pridobiti. To je normalno, če je bil DOI registriran pred kratkim.

Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.

Časovni žig:

Več od Quantum Journal