Розширення припущення справедливої ​​вибірки за допомогою причинно-наслідкових діаграм

Розширення припущення справедливої ​​вибірки за допомогою причинно-наслідкових діаграм

Мітка часу: 13 січня 2023 р., 6:41 ранку

Валентин Гебхарт і Аугусто Смерзі

QSTAR, INO-CNR і LENS, Ларго Енріко Фермі 2, 50125 Флоренція, Італія

Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.

абстрактний

Відкидання небажаних результатів вимірювань в експериментах Белла відкриває лазівку у виявленні, яка перешкоджає переконливій демонстрації нелокальності. Оскільки усунення лазівок у виявленні є серйозною технічною проблемою для багатьох практичних експериментів Белла, прийнято припускати так зване припущення справедливої ​​вибірки (FSA), яке в своїй початковій формі стверджує, що сукупна статистична інформація після відбору є справедливою вибіркою ідеальна статистика. Тут ми аналізуємо FSA з точки зору причинно-наслідкового висновку: ми отримуємо причинну структуру, яка повинна бути присутня в будь-якій причинно-наслідковій моделі, яка вірно інкапсулює FSA. Це забезпечує простий, інтуїтивно зрозумілий та уніфікований підхід, який включає різні прийняті форми FSA та підкреслює, що насправді передбачається під час використання FSA. Потім ми показуємо, що FSA можна застосовувати не лише в сценаріях із неідеальними детекторами чи втратами передачі, але й у ідеальних експериментах, де лише частини кореляцій підлягають поствибору, наприклад, коли пункти призначення частинок перебувають у стані суперпозиції. Нарешті, ми демонструємо, що FSA також можна застосовувати в багатосторонніх сценаріях, які перевіряють (справжню) багатосторонню нелокальність.

Розширення припущення справедливої ​​вибірки за допомогою причинно-наслідкових діаграм PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальний пошук. Ai.

Рекомендоване зображення: Причинно-наслідкова структура вірного пояснення припущення справедливої ​​вибірки.

Популярне резюме

Однією з головних перешкод у демонстрації нелокальності Белла є вимога високоефективних детекторів. Цієї складної труднощі зазвичай уникають, припускаючи, що можливі локально-реалістичні пояснення спостережуваної статистики обмежені, що відомо як припущення справедливої ​​вибірки (FSA). У цій роботі ми виводимо необхідну структуру в причинно-наслідкових діаграмах моделей локальних прихованих змінних, які повинні бути присутніми для точної інкапсуляції FSA. Ця структура висвітлює те, що насправді припускається, припускаючи FSA, і може бути використана для порівняння різних форм FSA, які зустрічаються в літературі. Нарешті, ми показуємо, що причинно-наслідкова діаграма FSA також може бути застосована в експериментах Белла, де призначення частинок є випадковими, або в багатосторонніх експериментах, що перевіряють справжню багатосторонню нелокальність.

► Дані BibTeX

► Список літератури

[1] Джон С. Белл. «Про парадокс Подільського Розена Ейнштейна». Фізика 1, 195 (1964).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] Джон С. Белл. “Теорія локальних біблів”. Вимовне та невимовне в квантовій механіці: Збірник статей з квантової філософії. Сторінки 52–62. Cambridge University Press (2004). 2 видання.
https://​/​doi.org/​10.1017/​CBO9780511815676

[3] Ніколас Бруннер, Даніель Кавальканті, Стефано Піроніо, Валеріо Скарані та Стефані Венер. “Нелокальність Белла”. Rev. Mod. фіз. 86, 419–478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[4] Перлина Юдеї. «Причинність: моделі, міркування та висновок». Cambridge University Press. (2009).
https://​/​doi.org/​10.1017/​CBO9780511803161

[5] Філіп М. Перл. «Приклад прихованої змінної на основі відхилення даних». фіз. Rev. D 2, 1418–1425 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.2.1418

[6] Джон Ф. Клаузер і Майкл А. Хорн. “Експериментальні наслідки об’єктивних локальних теорій”. фіз. Rev. D 10, 526–535 (1974).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.10.526

[7] DS Tasca, SP Walborn, F. Toscano та PH Souto Ribeiro. «Спостереження регульованих кореляцій Попеску-Рорліха за допомогою постселекції гауссового стану». фіз. Rev. A 80, 030101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.030101

[8] Ілья Герхардт, Цинь Лю, Антіа Ламас-Лінарес, Йоганнес Скаар, Валеріо Скарані, Вадим Макаров і Крістіан Курціфер. “Експериментальна фальсифікація порушення нерівностей Белла”. фіз. Преподобний Летт. 107, 170404 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.170404

[9] Енріко Помаріко, Бруно Сангвінетті, Павел Секацкі, Хьюго Збінден і Ніколас Гізін. «Експериментальне підсилення заплутаного фотона: що, якщо лазівку виявлення ігнорувати?» New J. Phys. 13, 063031 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​6/​063031

[10] Дж. Ромеро, Д. Джованніні, Д. С. Таска, С. М. Барнетт і М. Дж. Педжетт. «Індивідуальна двофотонна кореляція та справедлива вибірка: попередження». New J. Phys. 15, 083047 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​8/​083047

[11] Н. Девід Мермін. «ЕПР експеримент — роздуми про «лазівку»». Енн NY акад. Sci. 480, 422–427 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1111 / j.1749-6632.1986.tb12444.x

[12] Філіп Х. Еберхард. «Фоновий рівень і ефективність лічильника, необхідні для експерименту Ейнштейна-Подольського-Розена без лазівок». фіз. Rev. A 47, R747–R750 (1993).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.47.R747

[13] Фабіо Скіарріно, Джузеппе Валлоне, Адан Кабельо та Паоло Маталоні. «Експерименти Белла з джерелами випадкового призначення». фіз. Rev. A 83, 032112 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.032112

[14] Анупам Гарг і Н. Д. Мермін. «Неефективність детектора в експерименті Ейнштейна-Подольського-Розена». фіз. Rev. D 35, 3831–3835 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3831

[15] Ян-Оке Ларссон. «Нерівність Белла та неефективність детектора». фіз. Rev. A 57, 3304–3308 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.3304

[16] Мері А. Роу, Девід Кілпінскі, Фолкер Майєр, Чарльз А. Сакетт, Уейн М. Ітано, Крістофер Монро та Девід Дж. Вайнленд. “Експериментальне порушення нерівності дзвона з ефективним виявленням”. Nature 409, 791–794 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35057215

[17] Д. Н. Мацукевич, П. Маунц, Д. Л. Мерінг, С. Ольмшенк, Ч. Монро. «Порушення нерівності Белла з двома віддаленими атомними кубітами». фіз. Преподобний Летт. 100, 150404 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.100.150404

[18] Б. Г. Крістенсен, К. Т. Маккаскер, Дж. Б. Алтепетер, Б. Калкінс, Т. Геррітс, А. Е. Літа, А. Міллер, Л. К. Шалм, Ю. Чжан, С. В. Нам, Н. Бруннер, ККВ Лім, Н. Гісін і П. Г. Квіт. «Тест квантової нелокальності без лазівок і застосування». фіз. Преподобний Летт. 111, 130406 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130406

[19] Лінден К. Шалм, Еван Майєр-Скотт, Бредлі Г. Крістенсен, Пітер Бірхорст, Майкл А. Уейн, Мартін Дж. Стівенс, Томас Геррітс, Скотт Гленсі, Дені Р. Хемел, Майкл С. Оллман, Кевін Дж. Коклі, Шеллі Д. Дайер, Карсон Ходж, Адріана Е. Літа, Варун Б. Верма, Камілла Ламброкко, Едвард Торторичі, Алан Л. Мігдалл, Янбао Чжан, Деніел Р. Кумор, Вільям Х. Фарр, Франческо Марсілі, Метью Д. Шоу, Джеффрі А. Стерн, Карлос Абеллан, Вальдімар Амайя, Валеріо Прунері, Томас Дженневейн, Морган В. Мітчелл, Пол Г. Квіт, Джошуа К. Б’єнфанг, Річард П. Мірін, Емануель Кнілл та Са Ву Нам. «Сильний тест локального реалізму без лазівок». фіз. Преподобний Летт. 115, 250402 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250402

[20] Марісса Джустіна, Марійн А.М. Верстіг, Сорен Венгеровскі, Йоханнес Гандштайнер, Армін Хохрайнер, Кевін Фелан, Фабіан Штайнлехнер, Йоганнес Кофлер, Ян-Оке Ларссон, Карлос Абеллан, Вальдімар Амайя, Валеріо Прунері, Морган В. Мітчелл, Йорн Бейєр, Томас Геррітс, Адріана Е. Літа, Лінден К. Шалм, Сае Ву Нам, Томас Шайдл, Руперт Урсін, Бернхард Віттман і Антон Цайлінгер. «Тест без суттєвих лазівок теореми Белла із заплутаними фотонами». фіз. Преподобний Летт. 115, 250401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250401

[21] Бас Хенсен, Ханнес Бернієн, Анаїс Е. Дрео, Андреас Райзерер, Норберт Кальб, Макіель С. Блок, Юст Рюйтенберг, Раймонд Ф. Л. Вермеулен, Раймонд Н. Шутен, Карлос Абеллан та ін. «Порушення нерівності дзвона без лазівок за допомогою спінів електронів, розділених на 1.3 кілометра». Nature 526, 682–686 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759

[22] Джон Ф. Клаузер, Майкл А. Хорн, Ебнер Шимоні та Річард А. Холт. «Пропонований експеримент для перевірки локальних теорій прихованих змінних». фіз. Преподобний Летт. 23, 880–884 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[23] Домінік В. Беррі, Хюнсок Чон, Магдалена Стобінська та Тімоті С. Ральф. «Припущення справедливої ​​вибірки не є необхідним для перевірки локального реалізму». фіз. Rev. A 81, 012109 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012109

[24] Давід Орсуччі, Жан-Даніель Банкаль, Ніколя Сангуар і Павел Секацкі. «Як пост-відбір впливає на заявки, незалежні від пристрою, згідно з припущенням чесної вибірки». Квант 4, 238 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-03-02-238

[25] Ігор Маринкович, Андреас Валлакс, Ральф Рідінгер, Сунгкун Хонг, Маркус Аспельмейєр і Саймон Ґрьоблахер. «Оптико-механічний дзвінковий тест». фіз. Преподобний Летт. 121, 220404 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.220404

[26] Домінік Раух, Йоганнес Гандштайнер, Армін Хохрайнер, Джейсон Галліккіо, Ендрю С. Фрідман, Келвін Леунг, Бо Лю, Лукас Булла, Себастьян Екер, Фабіан Штайнлехнер, Руперт Урсін, Бейлі Ху, Девід Леон, Кріс Бенн, Адріано Гедіна, Массімо Чекконі, Алан Х. Гут, Девід І. Кайзер, Томас Шайдль і Антон Цайлінгер. «Перевірка космічного дзвона з використанням випадкових налаштувань вимірювання квазарів із високим червоним зсувом». фіз. Преподобний Летт. 121, 080403 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.080403

[27] Емануеле Поліно, Айріс Агресті, Давіде Подеріні, Гонсало Карвачо, Джорджіо Мілані, Габріела Баррето Лемос, Рафаель Чавес і Фабіо Скіарріно. «Апаратно-незалежний тест експерименту з відкладеним вибором». фіз. Rev. A 100, 022111 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022111

[28] С. Гомес, А. Маттар, І. Мачука, Е. С. Гомес, Д. Кавальканті, О. Хіменес Фаріас, А. Асін та Г. Ліма. «Експериментальне дослідження частково заплутаних станів для апаратно-незалежної генерації випадковості та протоколів самотестування». фіз. Rev. A 99, 032108 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032108

[29] Давіде Подеріні, Іріс Агресті, Гульєльмо Маркезе, Емануеле Поліно, Тайра Джордані, Алесія Супрано, Мауро Валері, Джорджіо Мілані, Ніколо Спаньоло, Гонсало Карвачо та ін. “Експериментальне порушення n-локальності в зірковій квантовій мережі”. Нац. Комун. 11, 1–8 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16189-6

[30] Сантьяго Тарраго Велес, Вівішек Судхір, Ніколя Сангуар і Крістоф Галланд. «Кореляції Белла між світлом і вібрацією в умовах навколишнього середовища». Sci. Adv. 6, eabb0260 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1126/​sciadv.abb0260

[31] Айріс Агресті, Давіде Подеріні, Леонардо Геріні, Мікеле Манкузі, Гонсало Карвачо, Леандро Аоліта, Даніель Кавальканті, Рафаель Чавес і Фабіо Скіарріно. «Експериментальна апаратно-незалежна сертифікована випадкова генерація з інструментальною причинно-наслідковою структурою». Комун. фіз. 3, 1–7 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-020-0375-6

[32] Пітер Спіртс, Кларк Н. Глімур, Річард Шейнс і Девід Хекерман. «Причинно-наслідковий зв’язок, передбачення та пошук». Преса MIT. (2000).
https://​/​doi.org/​10.1017/​CBO9780511803161

[33] Крістофер Дж. Вуд і Роберт В. Спеккенс. «Урок алгоритмів причинно-наслідкового відкриття для квантових кореляцій: причинно-наслідкові пояснення порушень нерівності дзвона потребують тонкого налаштування». New J. Phys. 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

[34] Джон-Марк А. Аллен, Джонатан Барретт, Домінік С. Хорсман, Сіаран М. Лі та Роберт В. Спеккенс. «Квантові загальні причини та квантові причинно-наслідкові моделі». фіз. X 7, 031021 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031021

[35] Ерік Г. Кавальканті. «Класичні причинно-наслідкові моделі для порушень нерівності Белла та Кохена-Спекера потребують тонкого налаштування». фіз. Ред. X 8, 021018 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021018

[36] Павел Бласяк, Єва Борсук і Марцін Маркевич. «Про безпечний пост-відбір для тестів Белла з ідеальними детекторами: підхід на основі причинної діаграми». Квант 5, 575 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-575

[37] Валентин Гебхарт, Лука Пецце та Аугусто Смерзі. «Справжня багатостороння нелокальність із поствибором на основі причинно-наслідкової діаграми». фіз. Преподобний Летт. 127, 140401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.140401

[38] Валентин Гебхарт і Аугусто Смерзі. «Поствідбір збігів для справжньої багатосторонньої нелокальності: причинно-наслідкові діаграми та порогові ефективності» (2022). фіз. Rev. A 106, 062202 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.062202

[39] Бернард Юрке та Девід Столер. “Експерименти з нерівністю Белла з використанням джерел незалежних частинок”. фіз. Rev. A 46, 2229–2234 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.46.2229

[40] Бернард Юрке та Девід Столер. «Ефекти Ейнштейна-Подольського-Розена від незалежних джерел частинок». фіз. Преподобний Летт. 68, 1251–1254 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.1251

[41] Дж. Д. Франсон. «Нерівність Белла для позиції та часу». фіз. Преподобний Летт. 62, 2205–2208 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.62.2205

[42] Свен Аертс, Пауль Квіт, Ян-Оке Ларссон і Марек Жуковський. «Двофотонні експерименти типу Франсона та локальний реалізм». фіз. Преподобний Летт. 83, 2872–2875 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.2872

[43] Джонатан Йогенфорс, Ашраф Мохамед Ельхассан, Йохан Аренс, Мохамед Боуреннан та Ян Оке Ларссон. «Злом тесту дзвоника з використанням класичного світла в квантовому розподілі ключів на основі енергетично-часової заплутаності». Sci. Adv. 1, e1500793 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1500793

[44] Адан Кабелло, Алессандро Россі, Джузеппе Валлоне, Франческо Де Мартіні та Паоло Маталоні. «Пропонований експеримент дзвоника зі справжньою енергетично-часовою заплутаністю». фіз. Преподобний Летт. 102, 040401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.040401

[45] Г. Ліма, Г. Валлоне, А. Чіурі, А. Кабелло, П. Маталоні. “Експериментальне порушення нерівності дзвоника без лазівки після відбору”. фіз. Rev. A 81, 040101 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.040101

[46] Георгій Світличний. “Відрізнення нероздільності трьох тіл від нероздільності двох тіл за допомогою нерівності дзвонового типу”. фіз. Rev. D 35, 3066–3069 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.35.3066

[47] Н. Девід Мермін. “Екстремальна квантова заплутаність у суперпозиції макроскопічно різних станів”. фіз. Преподобний Летт. 65, 1838–1840 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838

[48] Жан-Даніель Банкаль, Сиріл Брансіар, Ніколя Гізен і Стефано Піроніо. «Кількісна оцінка багатосторонньої нелокальності». фіз. Преподобний Летт. 103, 090503 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.090503

[49] Жан-Даніель Банкаль, Джонатан Барретт, Ніколас Гізен і Стефано Піроніо. “Визначення багатосторонньої нелокальності”. фіз. Rev. A 88, 014102 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.014102

[50] Патрисія Контрерас-Техада, Карлос Паласуелос і Хуліо І. де Вісенте. «Справжня багатостороння нелокальність властива квантовим мережам». фіз. Преподобний Летт. 126, 040501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.040501

[51] Мігель Наваскуес, Елі Вулф, Деніс Россет і Алехандро Позас-Керстьєнс. «Справжня мережева багатостороння заплутаність». фіз. Преподобний Летт. 125, 240505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.240505

[52] Дебашіс Саха та Марцін Павловський. “Структура квантових і трансляційних нелокальних кореляцій”. фіз. Rev. A 92, 062129 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.062129

[53] Девід Шмід, Томас С. Фрейзер, Раві Кунджвал, Ана Белен Сайнц, Елі Вулф і Роберт В. Спеккенс. «Розуміння взаємодії заплутаності та нелокальності: мотивація та розвиток нової гілки теорії заплутаності» (2021). arXiv:2004.09194.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arxiv.2004.09194
arXiv: 2004.09194

[54] Ксав'є Койтекс-Рой, Елі Вулф і Марк-Олів'є Рену. «Жодна двостороння нелокальна причинна теорія не може пояснити природні кореляції». фіз. Преподобний Летт. 127, 200401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200401

[55] Рафаель Чавес, Даніель Кавальканті та Леандро Аоліта. “Причинна ієрархія багаточастинної нелокальності Белла”. Квант 1, 23 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2017-08-04-23

Цитується

[1] Валентин Гебхарт і Аугусто Смерзі, «Постселекція збігів для справжньої багатосторонньої нелокальності: причинно-наслідкові діаграми та порогові ефективності», Фізичний огляд A 106 6, 062202 (2022).

Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2023-01-13 11:42:16). Список може бути неповним, оскільки не всі видавці надають відповідні та повні дані про цитування.

Не вдалося отримати Перехресне посилання, наведене за даними під час останньої спроби 2023-01-13 11:42:15: Не вдалося отримати цитовані дані для 10.22331/q-2023-01-13-897 з Crossref. Це нормально, якщо DOI був зареєстрований нещодавно.

Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.

Часова мітка:

Більше від Квантовий журнал