广义非上下文本体模型的结构定理

广义非上下文本体模型的结构定理

大卫·施密德1,2,3, 约翰·H·塞尔比1, 马修·普西4和罗伯特·W·斯佩肯斯2

1格但斯克大学国际量子技术理论中心,波兰格但斯克80-308
2周边理论物理研究所,31 Caroline Street North,滑铁卢,安大略省加拿大 N2L 2Y5
3滑铁卢大学量子计算研究所和物理与天文学系,加拿大安大略省滑铁卢N2L 3G1
4约克大学数学系,赫斯灵顿,约克 YO10 5DD,英国

觉得本文有趣或想讨论? 在SciRate上发表评论或发表评论.

抽象

对于何时应将操作理论的预测视为经典可解释的标准是有用的。这里我们的标准是该理论承认一个广义的非语境本体论模型。现有的广义非语境性研究主要集中在具有简单结构的实验场景:通常是准备-测量场景。在这里,我们正式将本体模型的框架以及广义非上下文性原则扩展到任意组合场景。我们利用过程理论框架来证明,在一些合理的假设下,层析局部操作理论的每个广义非上下文本体模型都具有令人惊讶的刚性和简单的数学结构——简而言之,它对应于一个不过分完整的框架表示。该定理的一个结果是,任何此类模型中可能存在的最大数量的本体状态由相关广义概率理论的维度给出。该约束对于生成非上下文性不可行定理以及通过实验证明上下文性的技术很有用。在此过程中,我们将有关不同经典概念的等价性的已知结果从准备-测量场景扩展到任意组合场景。具体来说,我们证明了操作理论的以下三个经典可解释性概念之间的对应关系:(i)它的非上下文本体论模型的存在,(ii)它定义的广义概率理论的正准概率表示的存在,以及( iii) 其定义的广义概率论存在本体论模型。

►BibTeX数据

►参考

[1] RW Spekkens,物理学。 Rev.A 71,052108(2005)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.052108

[2] RW Spekkens,物理学家。莱特牧师。 101, 020401 (2008)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.020401

[3] C. Ferrie 和 J. Emerson,J. Phys。答:数学。理论。 41、 352001 (2008)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​41/​35/​352001

[4] D. Schmid、JH Selby、E. Wolfe、R. Kunjwal 和 RW Spekkens,PRX Quantum 2, 010331 (2021a)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.010331

[5] F. Shahandeh,PRX Quantum 2, 010330 (2021)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.010330

[6] JH Selby、D. Schmid、E. Wolfe、AB Sainz、R. Kunjwal 和 RW Spekkens,物理学家。莱特牧师。 130, 230201 (2023a)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.230201

[7] JH Selby、D. Schmid、E. Wolfe、AB Sainz、R. Kunjwal 和 RW Spekkens,物理学家。修订版 A 107, 062203 (2023b)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.107.062203

[8] JS贝尔,物理学1,195(1964)。
https:///doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[9] N. Brunner、D. Cavalcanti、S. Pironio、V. Scarani 和 S. Wehner,Rev. Mod。 物理。 86, 419 (2014)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[10] RW Spekkens,arXiv:1909.04628 [physical.hist-ph](2019)。
的arXiv:1909.04628

[11] MD Mazurek、MF Pusey、R. Kunjwal、KJ Resch 和 RW Spekkens,Nat。交流。 7、11780(2016)。
https:///doi.org/10.1038/ncomms11780

[12] RW Spekkens、DH Buzacott、AJ Keehn、B. Toner 和 GJ Pryde,物理学家。莱特牧师。 102, 010401 (2009)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.010401

[13] A. Chailloux、I. Kerenidis、S. Kundu 和 J. Sikora,《新物理学杂志》。 18、045003(2016)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​4/​045003

[14] A. Ambainis、M. Banik、A. Chaturvedi、D. Kravchenko 和 A. Rai,Quant。信息。过程。 18, 111 (2019)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-019-2228-3

[15] D. Saha、P. Horodecki 和 M. Pawłowski,《新物理学杂志》。 21, 093057 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab4149

[16] D. Saha 和 A. Chaturvedi,物理学。修订版 A 100, 022108 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022108

[17] D. Schmid 和 RW Spekkens,物理学家。修订版 X 8, 011015 (2018)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011015

[18] M. Lostaglio 和 G. Senno,量子 4, 258 (2020)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-27-258

[19] D. Schmid、H. Du、JH Selby 和 MF Pusey,arXiv:2101.06263 (2021b)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.120403
的arXiv:2101.06263

[20] P. Lillystone、JJ Wallman 和 J. Emerson,物理学家。莱特牧师。 122, 140405 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.140405

[21] MS Leifer 和 RW Spekkens,物理学家。莱特牧师。 95, 200405 (2005), arXiv:quant-ph/​0412178。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.200405
arXiv:quant-ph / 0412178

[22] MF Pusey 和 MS Leifer,第 12 届国际量子物理与逻辑研讨会论文集,电子。过程。理论。计算。科学,卷。 195(2015)第295-306页。
https:/ / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.195.22

[23] MF Pusey,物理学家。莱特牧师。 113、200401(2014)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.200401

[24] R. Kunjwal、M. Lostaglio 和 MF Pusey,物理学家。修订版 A 100, 042116 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.042116

[25] B. Coecke 和 A. Kissinger,《工作哲学家的类别》,E. Landry 编辑(牛津大学出版社,2017 年),第 286-328 页。
https:///doi.org/10.1093/oso/9780198748991.003.0012

[26] B. Coecke 和 A. Kissinger,《描绘量子过程:量子理论和图解推理第一门课程》(剑桥大学出版社,2017 年)。
https:/ / doi.org/10.1017/ 9781316219317

[27] JH Selby、CM Scandolo 和 B. Coecke,量子 5, 445 (2021)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-28-445

[28] S. Gogioso 和 CM Scandolo,第 14 届国际量子物理与逻辑研讨会论文集,电子。过程。理论。计算。科学,卷。 266(2018)第367-385页。
https:/ / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.266.23

[29] L.Hardy,arXiv:quant-ph / 0101012(2001)。
arXiv:quant-ph / 0101012

[30] J.巴雷特,物理学。 Rev.A 75,032304(2007)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.032304

[31] L. Hardy,arXiv:1104.2066 [quant-ph](2011)。
的arXiv:1104.2066

[32] G.Chiribella,GM D'Ariano和P.Perinotti,物理学。 A 81,062348(2010)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.062348

[33] G. Chiribella、GM D'Ariano 和 P. Perinotti,物理评论 A 84, 012311 (2011)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.012311

[34] G. Chiribella、GM DAriano 和 P. Perinotti,《量子理论:信息基础和箔》(Springer,2016 年)第 171-221 页。
https://doi.org/10.48550/arXiv.1506.00398

[35] D. Schmid、JH Selby 和 RW Spekkens,arXiv:2009.03297 (2020)。
的arXiv:2009.03297

[36] A. Gheorghiu 和 C. Heunen,第 16 届国际量子物理与逻辑研讨会论文集,电子。过程。理论。计算。科学,卷。 318 (2020) 第 196–212 页。
https:/ / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.318.12

[37] J. van de Wetering,第 14 届国际量子物理与逻辑研讨会论文集,电子。过程。理论。计算。科学,卷。 266(2018)第179-196页。
https:/ / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.266.12

[38] C. Ferrie 和 J. Emerson,《新物理学杂志》。 11、063040(2009)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​6/​063040

[39] L.哈代,梭哈。历史。菲尔.模组。物理。 35, 267 (2004)。
https:///doi.org/10.1016/j.shpsb.2003.12.001

[40] P.-A. Mellies,《计算机科学逻辑国际研讨会》(Springer,2006 年),第 1-30 页。
https:/ / doi.org/ 10.1007 / 11874683_1

[41] G. Chiribella、GM D'Ariano 和 P. Perinotti,物理评论信件 101, 060401 (2008a)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.060401

[42] G. Chiribella、GM D'Ariano 和 P. Perinotti,EPL(欧洲物理学快报)83, 30004 (2008b)。
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​83/​30004

[43] M. Wilson 和 G. Chiribella,第 18 届量子物理与逻辑国际会议论文集,波兰格但斯克,在线,7 年 11 月 2021-343 日,理论计算机科学电子论文集,卷。 2021,由 C. Heunen 和 M. Backens 编辑(开放出版协会,265 年),第 300-XNUMX 页。
https:/ / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.343.12

[44] T. Fritz 和 P. Perrone,《第三十四届编程语义数学基础会议论文集》(MFPS XXXIV),Electron。注释理论。计算。科学,卷。 341 (2018) 第 121 – 149 页。
https:///doi.org/10.1016/j.entcs.2018.11.007

[45] S. Mac Lane,工作数学家的类别,卷。 5(施普林格科学与商业媒体,2013 年)。

[46] G. Chiribella,第 11 届量子物理与逻辑研讨会论文集,电子。注释理论。计算。科学,卷。 172 (2014) 第 1 – 14 页。
https:/ / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.172.1

[47] MA Nielsen和IL Chuang,《量子计算和量子信息》(剑桥大学出版社,2010年)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[48] D. Schmid、K. Ried 和 RW Spekkens,物理学家。修订版 A 100, 022112 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022112

[49] M. Appleby、CA Fuchs、BC Stacey 和 H. Zhu,Eur。物理。 J.D 71, 197 (2017)。
https:///doi.org/10.1140/epjd/e2017-80024-y

[50] RW Spekkens,物理学。 Rev.A 75,032110(2007)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.032110

[51] D. Gottesman,第 22 届国际物理学群理论方法研讨会 (1999),第 32-43 页,arXiv:quant-ph/9807006。
arXiv:quant-ph / 9807006

[52] L. Hardy 和 WK Wootters,发现。物理。 42, 454 (2012)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-011-9616-6

[53] N. Harrigan、T. Rudolph 和 S. Aaronson,arXiv:0709.1149 (2007)。
的arXiv:0709.1149

[54] RW Spekkens,非语境性:我们应该如何定义它,为什么它是自然的,以及如何应对它的失败(2017),PIRSA:17070035。
http:/ / pirsa.org/17070035

[55] EG Beltrametti 和 S. Bugajski,J. Phys。 A 28, 3329 (1995)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​28/​12/​007

[56] JJ Wallman 和 SD Bartlett,物理学家。修订版 A 85, 062121 (2012)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.062121

[57] F. Riesz,载于高等师范学院科学年鉴,卷。 31 (1914) 第 9-14 页。

[58] V. Gitton 和 MP Woods,量子 6, 732 (2022)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-06-07-732

[59] A. Karanjai、JJ Wallman 和 SD Bartlett,arXiv:1802.07744 (2018)。
的arXiv:1802.07744

[60] RW Spekkens,《量子理论:信息基础和箔》,G. Chiribella 和 RW Spekkens 编辑(Springer 荷兰,多德雷赫特,2016 年),第 83-135 页。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-94-017-7303-4_4

[61] RW Spekkens,《运动学和动力学范式必须屈服于因果结构》,载于《质疑物理学基础:我们的基本假设中哪些是错误的?》,A. Aguirre、B. Foster 和 Z. Merali 编辑(Springer International Publishing, Cham,2015)第 5-16 页。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-13045-3_2

[62] N. Harrigan 和 RW Spekkens,发现。物理。 40, 125 (2010)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-009-9347-0

[63] RW Spekkens,发现。物理。 44, 1125 (2014)。
https:///doi.org/10.1007/s10701-014-9833-x

[64] MF Pusey、J. Barrett 和 T. Rudolph,Nat。物理。 8, 475 (2012)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nphys2309

[65] K.胡西米,Proc。物理数学学会。日本。第三辑 3, 22 (264)。
https:///doi.org/10.11429/ppmsj1919.22.4_264

[66] RJ 格劳伯,物理学家。修订版 131, 2766 (1963)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.131.2766

[67] 心电图苏达山,物理。莱特牧师。 10, 277 (1963)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.10.277

[68] KS Gibbons、MJ Hoffman 和 WK Wootters,物理学家。修订版 A 70, 062101 (2004)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.062101

[69] D.格罗斯,J.马斯。物理。 47, 122107 (2006)。
https:/ / doi.org/10.1063/ 1.2393152

[70] A. Krishna,RW Spekkens 和 E. Wolfe,New J,物理学。 19、123031(2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa9168

[71] D. Schmid、RW Spekkens 和 E. Wolfe,物理学家。修订版 A 97, 062103 (2018)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.062103

[72] M. Howard、J. Wallman、V. Veitch 和 J. Emerson,《自然》510, 351 (2014)。
https:/ / doi.org/10.1038/nature13460

[73] MD Mazurek、MF Pusey、KJ Resch 和 RW Spekkens,PRX Quantum 2, 020302 (2021)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020302

被引用

[1] Costantino Budroni、Adán Cabello、Otfried Gühne、Matthias Kleinmann 和 Jan-Åke Larsson,“Kochen-Specker 语境性”, 现代物理学评论94 4,045007(2022).

[2] MartinPlávala,“一般概率论:简介”, 物理报告 1033, 1 (2023).

[3]托马斯·D·加利,弗拉米尼亚·贾科米尼和约翰·塞尔比,“关于超越量子理论的引力场性质的无定理”, 量子6,779(2022).

[4] John H. Selby,Carlo Maria Scandolo和Bob Coecke,“从图解假设重构量子理论”, 的arXiv:1802.00367, (2018).

[5] David Schmid、Haoxing Du、John H. Selby 和 Matthew F. Pusey,“稳定器子理论的非上下文模型的独特性”, 体检信129 12,120403(2022).

[6] Lorenzo Catani、Matthew Leifer、David Schmid 和 Robert W. Spekkens,“为什么干涉现象不能抓住量子理论的本质”, 量子7,1119(2023).

[7] Vinicius P. Rossi、David Schmid、John H. Selby 和 Ana Belén Sainz,“具有消失的连贯性和最大的失相鲁棒性的上下文”, 物理评论A 108 3,032213(2023).

[8] John H. Selby、Elie Wolfe、David Schmid、Ana Belén Sainz 和 Vinicius P. Rossi,“测试非经典性的线性程序和开源实现”, 体检信132 5,050202(2024).

[9] Kieran Flatt、Hanwool Lee、Carles Roch I. Carceller、Jonatan Bohr Brask 和 Joonwoo Bae,“最大置信度歧视的背景优势和认证”, PRX 量子 3 3, 030337 (2022).

[10] Lorenzo Catani、Matthew Leifer、Giovanni Scala、David Schmid 和 Robert W. Spekkens,“真正非经典的干扰现象学方面”, 物理评论A 108 2,022207(2023).

[11] Laurens Walleghem、Shashaank Khanna 和 Rutvij Bhavsar,“评论 $psi$ 本体模型的不可行定理”, 的arXiv:2402.13140, (2024).

[12] John H. Selby、David Schmid、Elie Wolfe、Ana Belén Sainz、Ravi Kunjwal 和 Robert W. Spekkens,“没有不兼容的上下文”, 体检信130 23,230201(2023).

[13] John H. Selby、David Schmid、Elie Wolfe、Ana Belén Sainz、Ravi Kunjwal 和 Robert W. Spekkens,“广义概率理论的可访问片段、锥等价性和见证非经典性的应用”, 物理评论A 107 6,062203(2023).

[14] Nikolaos Koukoulekidis 和 David Jennings,“维格纳负性统计力学对魔法状态协议的约束”, npj量子信息8,42(2022).

[15] Stefano Gogioso 和 Nicola Pinzani,“因果关系的拓扑”, 的arXiv:2303.07148, (2023).

[16] Rafael Wagner、Anita Camillini 和 Ernesto F. Galvão,“Mach-Zehnder 干涉仪中的相干性和上下文性”, 量子8,1240(2024).

[17] Roberto D. Baldijão、Rafael Wagner、Cristhiano Duarte、Bárbara Amaral 和 Marcelo Terra Cunha,“量子达尔文主义下非语境性的出现”, PRX 量子 2 3, 030351 (2021).

[18] John H. Selby,Carlo Maria Scandolo和Bob Coecke,“从图解假设重构量子理论”, 量子5,445(2021).

[19] Anubhav Chaturvedi、Máté Farkas 和 Victoria J. Wright,“在情境场景中表征和界定量子行为集”, 量子5,484(2021).

[20] Jamie Sikora 和 John H. Selby,“通过半无限程序的离散化在广义概率理论中抛硬币的不可能性”, 物理评论研究2 4,043128(2020).

[21] David Schmid、John H. Selby 和 Robert W. Spekkens,“解决对广义非语境性的一些常见反对意见”, 物理评论A 109 2,022228(2024).

[22] Rafael Wagner、Rui Soares Barbosa 和 Ernesto F. Galvão,“见证连贯性、非局部性和上下文的不平等”, 的arXiv:2209.02670, (2022).

[23] Martin Plávala 和 Otfried Gühne,“背景性是量子纠缠的先决条件”, 体检信132 10,100201(2024).

[24] Giacomo Mauro D'Ariano,Marco Erba和Paolo Perinotti,“没有局部可辨性的经典性:解耦纠缠和互补性”, 物理评论A 102 5,052216(2020).

[25] Rafael Wagner、Roberto D. Baldijão、Alisson Tezzin 和 Bárbara Amaral,“使用资源理论的视角来见证和设计用于准备和测量场景的量子广义上下文”, 物理学杂志数学总学报56 50,505303(2023).

[26] David Schmid,“宏观现实主义的回顾和重新表述:利用广义概率理论的框架解决其缺陷”, 量子8,1217(2024).

[27] Giulio Chiribella、Lorenzo Gianneli 和 Carlo Maria Scandolo,“经典系统中的贝尔非定域性”, 的arXiv:2301.10885, (2023).

[28] Robert Raussendorf、Cihan Ok、Michael Zurel 和 Polina Feldmann,“上同调在神奇状态量子计算中的作用”, 的arXiv:2110.11631, (2021).

[29] Marco Erba、Paolo Perinotti、Davide Rolino 和 Alessandro Tosini,“测量不兼容性严格强于干扰”, 物理评论A 109 2,022239(2024).

[30] Victor Gitton 和 Mischa P. Woods,“任何准备和测量场景的上下文的可解决标准”, 的arXiv:2003.06426, (2020).

[31] Martin Plávala,“受限操作理论中的不相容性:连接语境和转向”, 物理学杂志数学总学报55 17,174001(2022).

[32] Sidiney B. Montanhano,“语境的微分几何”, 的arXiv:2202.08719, (2022).

[33] Victor Gitton 和 Mischa P. Woods,“任何准备和测量场景的上下文的可解决标准”, 量子6,732(2022).

[34] John H. Selby、Ana Belén Sainz、Victor Magron、Łukasz Czekaj 和 Michał Horodecki,“复合测量约束的相关性”, 量子7,1080(2023).

[35] Paulo J. Cavalcanti、John H. Selby、Jamie Sikora 和 Ana Belén Sainz,“通过广义概率理论中局部通道的准概率混合来分解所有多部分非信号通道”, 物理学杂志数学总学报55 40,404001(2022).

[36] Leevi Leppäjärvi,“量子理论和其他运算理论中的测量可模拟性和不相容性”, 的arXiv:2106.03588, (2021).

[37] Lorenzo Catani,“Relationship between covariance of Wigner functions and transformation noncontextuality”, 的arXiv:2004.06318, (2020).

[38] Russell P Rundle 和 Mark J Everitt,“量子力学相空间公式及其在量子技术中的应用概述”, 的arXiv:2102.11095, (2021).

[39] Robert Raussendorf、Cihan Ok、Michael Zurel 和 Polina Feldmann,“上同调在神奇状态量子计算中的作用”, 量子7,979(2023).

以上引用来自 SAO / NASA广告 (最近成功更新为2024-03-17 01:02:22)。 该列表可能不完整,因为并非所有发布者都提供合适且完整的引用数据。

On Crossref的引用服务 找不到有关引用作品的数据(上一次尝试2024-03-17 01:02:20)。

时间戳记:

更多来自 量子杂志