Extending The Fair Sampling Assumption Using Causal Diagrams

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Valentin Gebhart og Augusto Smerzi

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

Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Kassering af uønskede måleresultater i Bell-eksperimenter åbner det detekteringssmuthul, der forhindrer en afgørende demonstration af ikke-lokalitet. Da lukningen af detektionssmuthullet repræsenterer en stor teknisk udfordring for mange praktiske Bell-eksperimenter, er det sædvanligt at antage den såkaldte fair sampling assumption (FSA), der i sin oprindelige form siger, at de kollektivt efterudvalgte statistikker er et rimeligt udsnit af ideelle statistikker. Her analyserer vi FSA ud fra et kausal inferens: Vi udleder en kausal struktur, der skal være til stede i enhver kausal model, der trofast indkapsler FSA. Dette giver en nem, intuitiv og samlende tilgang, der inkluderer forskellige accepterede former for FSA og understreger, hvad der virkelig antages, når man bruger FSA. Vi viser derefter, at FSA ikke kun kan anvendes i scenarier med ikke-ideelle detektorer eller transmissionstab, men også i ideelle eksperimenter, hvor kun dele af korrelationerne efterselekteres, fx når partiklernes destinationer er i en superpositionstilstand. Endelig demonstrerer vi, at FSA også er anvendelig i flerpartiscenarier, der tester for (ægte) multipartite ikke-lokalitet.

Udvalgt billede: Årsagsstruktur af en trofast forklaring af den retfærdige prøveudtagningsantagelse.

Populært resumé

En af de største forhindringer i demonstrationen af Bells ikke-lokalitet er kravet om højeffektive detektorer. Denne udfordrende vanskelighed undgås almindeligvis ved at antage, at de mulige lokal-realistiske forklaringer af de observerede statistikker er begrænsede, hvilket er kendt som fair sampling assumption (FSA). I dette arbejde udleder vi en nødvendig struktur i kausaldiagrammerne for de lokalt skjulte variable modeller, som skal være til stede for trofast at indkapsle Finanstilsynet. Denne struktur fremhæver, hvad man virkelig antager, når man antager FSA, og kan bruges til at sammenligne forskellige former for FSA fundet i litteraturen. Endelig viser vi, at kausal-diagrammet FSA også kan anvendes i Bell-eksperimenter, hvor partiklens destinationer er tilfældige, eller i multipartite-eksperimenter, der tester for ægte multipartite nonlocality.

► BibTeX-data

@article{Gebhart2023extendingfair, doi = {10.22331/q-2023-01-13-897}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-01-13-897}, title = {Extending the rimelig stikprøveantagelse ved brug af kausale diagrammer}, forfatter = {Gebhart, Valentin og Smerzi, Augusto}, tidsskrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, udgiver = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, bind = {7}, sider = {897}, måned = jan, år = {2023} }

► Referencer

[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 udgave.
https:///doi.org/10.1017/CBO9780511815676

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

[4] Judæa perle. "Kausalitet: Modeller, ræsonnement og inferens". Cambridge University Press. (2009).
https:///doi.org/10.1017/CBO9780511803161

[5] Philip M. Pearle. "Skjult-variabel eksempel baseret på dataafvisning". 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 af 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. "Observation af afstembare popescu-rohrlich-korrelationer gennem eftervalg af 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 krænkelsen af bell's uligheder". 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. "Eksperimentel forstærkning af en sammenfiltret foton: hvad hvis detektionssmuthulet ignoreres?". 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. "Skræddersyet to-foton-korrelation og fair-sampling: en advarselsfortælling". 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. "Baggrundsniveau og tællereffektivitet påkrævet for et smuthulsfrit 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. "Klokkeeksperimenter med tilfældige destinationskilder". 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 ulighed 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. "Eksperimentel krænkelse af en klokkes ulighed med effektiv detektion". Nature 409, 791-794 (2001).
https:///doi.org/10.1038/35057215

[17] DN Matsukevich, P. Maunz, DL Moehring, S. Olmschenk og C. Monroe. "Krænkelse af klokkeulighed med to fjerntliggende atomare 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. "Detektions-smuthulsfri test af kvante ikke-lokalitet og applikationer". 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. "Stærk smuthulsfri test af 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-smuthul-fri test af klokkens sætning 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. "Krænkelse af klokkeulighed uden smuthul ved hjælp af elektronspin 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. "Foreslået eksperiment til at teste lokale skjulte variable teorier". 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. "Fair-sampling-antagelse er ikke nødvendig for at 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 efterudvælgelsen påvirker enhedsuafhængige krav under antagelsen om retfærdig stikprøve". 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 hjælp af tilfældige måleindstillinger fra kvasarer med høj rødforskydning". 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. "Enhedsuafhængig test af 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. "Eksperimentel undersøgelse af delvist sammenfiltrede tilstande for enhedsuafhængig generering af tilfældigheder og selvtestprotokoller". 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. "Eksperimentel krænkelse af n-lokalitet i et stjernekvantenetværk". 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. "Klokkekorrelationer mellem lys og vibrationer under omgivende forhold". 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. "Eksperimentel enhedsuafhængig certificeret tilfældighedsgenerering med en instrumentel kausal struktur". 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. "Årsagssammenhæng, forudsigelse og søgning". MIT presse. (2000).
https:///doi.org/10.1017/CBO9780511803161

[33] Christopher J Wood og Robert W Spekkens. "Lektionen af kausale opdagelsesalgoritmer for kvantekorrelationer: kausale forklaringer på klokkeulighedskrænkelser kræver 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. "Almindelige kvanteårsager og kvanteårsagsmodeller". Phys. Rev. X 7, 031021 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.7.031021

[35] Eric G. Cavalcanti. "Klassiske kausale modeller for klokke- og kochen-specker ulighedskrænkelser kræver 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 eftervalg til klokketest 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. "Ægte flerpartiet ikke-lokalitet med kausal-diagram eftervalg". Phys. Rev. Lett. 127, 140401 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.140401

[38] Valentin Gebhart og Augusto Smerzi. "Tilfældighedseftervalg for ægte flerpartiet ikke-lokalitet: Årsagsdiagrammer og tærskeleffektiviteter" (2022). Phys. Rev. A 106, 062202 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.106.062202

[39] Bernard Yurke og David Stoler. "Bell's-ulighedseksperimenter ved hjælp af uafhængige partikelkilder". 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 uafhængige partikelkilder". Phys. Rev. Lett. 68, 1251-1254 (1992).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.1251

[41] JD Franson. "Klokkeulighed for position 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. "Hacking af klokketesten ved hjælp af klassisk lys i energi-tidsforviklingsbaseret kvantenøglefordeling". 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. "Foreslået klokkeeksperiment med ægte 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. "Eksperimentel klokke-ulighedskrænkelse uden eftervalgssmuthul". Phys. Rev. A 81, 040101 (2010).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.81.040101

[46] George Svetlichny. "Skelne tre-krop fra to-krop uadskillelighed ved en klokke-type ulighed". Phys. Rev. D 35, 3066-3069 (1987).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.35.3066

[47] N. David Mermin. "Ekstrem kvantesammenfiltring i en superposition af makroskopisk adskilte tilstande". 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. "Kvantificering af flerpartiet 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. "Definitioner af flerpartiet 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. "Ægte flerpartiet ikke-lokalitet er iboende for kvantenetværk". 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. "Ægte netværk med flere partier sammenfiltring". Phys. Rev. Lett. 125, 240505 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.240505

[52] Debashis Saha og Marcin Pawłowski. "Struktur af ikke-lokale kvante- og udsendelsessammenhænge". 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 mellem sammenfiltring og ikke-lokalitet: motivering og udvikling af en ny gren af 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 bipartite-ikke-lokal kausal teori kan forklare naturens sammenhænge". Phys. Rev. Lett. 127, 200401 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.200401

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

Citeret af

[1] Valentin Gebhart og Augusto Smerzi, "Tilfældighedspostudvælgelse for ægte flerpartiet ikke-lokalitet: kausale diagrammer og tærskeleffektiviteter", Fysisk anmeldelse A 106 6, 062202 (2022).

Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2023-01-13 23:47:20). Listen kan være ufuldstændig, da ikke alle udgivere leverer passende og fuldstændige citatdata.

On Crossrefs citeret af tjeneste ingen data om at citere værker blev fundet (sidste forsøg 2023-01-13 23:47:18).

Dette papir er udgivet i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Ophavsretten forbliver hos de originale copyright-indehavere, såsom forfatterne eller deres institutioner.

SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
Kilde: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-01-13-897/

Tidsstempel: Januar 13, 2023

Tidsstempel: Juni 7, 2023

Udvidelse af antagelsen om retfærdig stikprøve ved hjælp af kausale diagrammer

Genudgivet af Platon

Abstrakt

Populært resumé

► BibTeX-data

► Referencer

Citeret af

Mere fra Quantum Journal

Tidsoptimale multi-qubit-gates: kompleksitet, effektiv heuristik og gate-tidsgrænser

Kvantitative relationer mellem forskellige målekontekster

Vigtighedsprøvetagning for stokastiske kvantesimuleringer

Reqomp: Pladsbegrænset uberegning for kvantekredsløb

Sammensat sikker enhedsuafhængig kryptering med certificeret sletning

Robust måling af bølgefunktionstopologi på NISQ kvantecomputere

På vej mod en generel ramme for randomiseret benchmarking, der inkorporerer ikke-Markovsk støj

Clifford-kredsløb kan læres korrekt PAC, hvis og kun hvis $textsf{RP}=textsf{NP}$

Om os

Vertikal søgning & Ai

perron

Stay Connected

Konto