A classification of multipartite states by degree of non-locality
我们提出了一种新的形式的多体状态的分类，在最大程度的非局部性，他们可以表现出任何选择的本地观测。这使用了之前由Abramsky和Brandenburger引入的概念层次：强语境性，逻辑语境性和概率语境性。我们研究n量子比特纯态。我们猜想，对于多于2个的参与者，所有的纠缠态都是逻辑关联的。我们证明了一些结果来支持这个猜想：（1）我们证明了所有的置换对称态是逻辑非局部的。(2)我们研究了一类具有函数依赖的平衡态。这些状态由布尔函数描述，并且具有丰富的结构，允许进行详细的分析，这再次证实了这种情况下的猜想。
2014-12-30 quant-ph
Locality-Preserving Logical Operators in Topological Stabiliser Codes
拓扑码中的局部保持逻辑算子是自然容错的，因为它们保持了局部错误的可纠正性。使用这样的运营商和缺口域墙之间的对应关系，我们描述了一个程序，找到所有的局部保持逻辑运营商承认的一个大的和重要的一类拓扑稳定码。特别是，我们专注于那些相当于一个堆栈的有限数量的任何空间维度的表面码，我们的程序完全指定的本地保持逻辑运算符组。我们还提出了我们的程序如何适用于不同的边界条件，包括颜色代码和复曲面代码，以及更一般的代码，如阿贝尔量子双模型和代码的费米激发在两个以上的维度的代码的例子。
2018-01-25 cond-mat.str-el quant-ph
Protected gates for topological quantum field theories
研究了二维拓扑量子码保局域幺正逻辑门的限制。局部保持操作是将局部算子映射到局部算子的操作-例如，几何局部门的恒定深度量子线路，或由几何局部有界强度哈密顿量控制的恒定时间的演化。拓扑码的局部保持逻辑门本质上是容错的，因为空间上局部化的错误仍然是局部的，因此足够稀释的错误仍然是可纠正的。通过调用二维拓扑场论的一般性质，我们发现，局部保持逻辑门的代码，承认非阿贝尔任意子是严重有限的，特别是，有没有局部保持逻辑门的环面或球面上的M穿孔，如果任意子的编织是计算普遍的。此外，对于M-穿孔球面上的伊辛任意子，局部保持门必须是逻辑泡利群的元素。我们得出这些结果有关的逻辑门的拓扑代码的自同构的Verlinde代数的相应的任意子模型，并要求逻辑门是兼容的基础变化所产生的逻辑希尔伯特空间从本地F-移动和映射类组。
2016-01-25 cond-mat.str-el quant-ph
Exploring Bell nonlocality of quantum networks with stabilizing and logical operators
在实际的量子网络中，从独立源发射的各种多量子比特稳定态分布在代理之间，并且整个网络的相关性可以从每个代理对共享的复合量子系统的本地测量中导出。为了揭示贝尔非局域性在这种情况下作为一个量子特征，发射的稳定剂状态的最小知识是必需的。在这里，我们证明，知道的稳定和逻辑运营商确实提供了一种新的方式来探索量子网络中的贝尔非局域性。对于量子网络中的量子比特分布，导出了相应的非线性贝尔不等式。另一方面，违反这些不等式，可以设计本地不兼容的观测使用最少的知识的发射状态。研究了为特定的非最大纠缠稳定态量身定制的倾斜非线性贝尔不等式和实现最大破坏的方法。
2021-05-27 quant-ph
No-go theorems for logical gates on product quantum codes
QuICS, University of Maryland（马里兰大学量子信息与计算科学研究所）；Pritzker School of Molecular Engineering and Department of Computer Science, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院及计算机系）；Yau Mathematical Sciences Center, Tsinghua University（清华大学丘成桐数学科学中心）
本研究基于Bravyi--König定理的推广，证明超图乘积码上非Clifford逻辑门无法横向实现，且维度限制Clifford层级门的可达性，揭示了qLDPC码容错计算的代数结构限制。
2025-10-16 quant-ph
Sheaf-Theoretic Methods in Quantum Mechanics and Quantum Information Theory
在这篇论文中，我们使用层理论的语言，以便更深入地理解量子物理和经典物理之间的一些基本差异，如纠缠，上下文和非定域性。我们首先介绍，基于工作的Abramsky和Brandenburger，如何层，定义在某些偏序集的物理意义的背景下，给出了一个自然的设置捕捉和分析重要的量子力学现象，如量子非局域性和上下文。我们还描述了这种设置如何自然地导致一个三级层次的量子上下文：弱上下文，逻辑非局部性和强上下文。我们使用这些见解，以分类某些多体纠缠态。几乎所有这些都至少在逻辑上是非本地的，其中一些甚至是强上下文的。我们进一步扩展了这个结果，证明了所有的n-量子比特纠缠态，除了单量子比特和二分最大纠缠态的张量积，在逻辑上是非局域的。我们的证明是建设性的：给定任何n-量子比特的状态，我们提出了一个算法，产生n+2个本地观测见证其逻辑非局部性。在论文的后半部分，我们使用相同的基本原则层定义在物理上有意义的背景下，为了提出一个优雅的数学语言，已知的名称下的拓扑方法，其中许多量子力学的概念，如状态，可观的，和命题，这些，可以表达。然后，我们表明，语言的拓扑方法是至少表达，在逻辑方面，作为传统的量子逻辑。最后，从一个拓扑理论的角度来看，我们开发的上下文熵的建设，以提供一个统一的治疗经典和量子概念的信息理论熵。
2015-10-09 quant-ph
Inequalities that test locality in quantum mechanics
量子理论违背了贝尔不等式，但没有达到逻辑上可能的最大程度。我们推导出不等式（Cirel'son不等式的推广），量化的上限的违反，无论是标准的形式主义和形式主义的广义可观（POVM）。这些不等式是贝尔不等式的量子类似物，它们可以用来检验局域性的量子版本。我们讨论这种局部性的性质。我们还讨论了我们的结果与Popescu和Rohrlich（Found.Phys.24，379（1994））的一个论点的关系，即Cirel'son的界的存在与定域性之间没有一般的联系。
2002-09-12 quant-ph
A Note on Bell's Theorem Logical Consistency
反事实的确定性被认为是贝尔定理的基础。一个古老的争议存在于那些拒绝理论的影响，拒绝反事实的确定性和那些谁声称，因为它是一个直接后果的地方，它不能被独立拒绝。我们提出了一个不同的方法来解决这个有争议的问题，认识到反事实的定义是一个不必要的和不一致的假设。反事实的确定性既不等同于实在论或决定论，也不源于局部性。它只不过是反事实推理的不一致应用。由于与可证伪性不相容，它构成了一种不合理的假设，违背了科学方法的严谨性。贝尔定理基础的正确表述表明，它要么作为一个基本假设，要么作为其他东西的结果而不存在。最重要的是，我们提出了一个连贯的贝尔不等式推导精心设计，以明确和令人信服地表明不存在不相容的实验或反事实推理。因此，即使承认反事实的确定性可能是一个一致的假设，必要的结论是，它是不相关的不等式公式，可以安全地忽略讨论贝尔不等式的哲学和物理含义。
2021-06-04 quant-ph
Locality-aware Qubit Routing for the Grid Architecture
由于在NISQ时代可用的量子比特的短退相干时间，在给定稀疏耦合的物理架构的情况下，尽可能高效地封装（最小化逻辑量子线路的大小和/或深度）逻辑量子线路是至关重要的。在这项工作中，我们介绍了一个基于图论框架的局部感知量子比特路由算法。我们的算法是专为网格和某些“网格状”的架构。我们通过实验将其与近似令牌交换算法进行比较，证明了该算法的竞争力，该算法在许多最先进的量子转译器中用作原语。我们的算法产生电路的可比深度（更好的随机排列），同时是一个数量级的速度比一个典型的实现的近似令牌交换算法。
2022-03-21 quant-ph
Fault-tolerant logical gates in quantum error-correcting codes
最近，Bravyi和König已经证明，在容错可实现的逻辑门和稳定器代码的几何局部性之间存在权衡。他们认为局部保持操作是由一个恒定的深度几何本地电路，从而容错的建设。特别是，他们表明，对于D空间维度的局部稳定器代码，局部保持门被限制为一组酉门，称为Clifford层次结构的第D层。在本文中，我们阐述了这一想法，并提供了几个扩展和应用，他们的特点在各个方向。首先，我们提出了一个新的自校正量子存储器的no-go定理。也就是说，我们证明了一个三维稳定哈密顿与局部保持实施的非克利福德门不能有宏观能垒。其次，证明了具有非平凡局部保持m级Clifford逻辑门的D维局部稳定子码的码距离上界为$O(L^{D+1-m})$ .对于具有非Clifford门（m>2）的码，这改进了Bravyi和Terhal先前的最佳界。第三，证明了具有非平凡横截m级Clifford逻辑门的码的量子比特损失阈值的上界为1/m。因此，不可能存在具有在Clifford层级的增加层级中的横向门的容错码家族。这个结果适用于任意稳定器和子系统代码，并不限于几何本地代码。第四，我们将Bravyi和König的结果推广到子系统码。一个技术上的困难是，与稳定器代码不同，所谓的联合引理不适用于子系统代码。通过假设子系统代码中存在错误阈值，避免了这个问题，并恢复了与Bravyi-König相同的结论。
2014-08-07 cond-mat.str-el quant-ph
Non-locality, Contextuality and Transition sets
我们利用跃迁集的概念讨论量子非定域性和上下文性。这种方法提供了一种方法来获得一个直接的逻辑矛盾与地方性/非上下文在EPRB gedanken实验，以及一个清晰的图形说明什么违反贝尔不等式量化。特别是，我们以图形方式显示这些违规行为是如何与非本地过渡集的措施。我们还引入了一种新形式的上下文性，{ \em测量排序上下文性}，即存在交换算子$\hat{\mathcal{A}}$和$\hat{\mathcal{B}}$，使得$\hat{\mathcal{A}}$的结果取决于我们是在$\hat{\mathcal{A}}$之前还是之后测量$\hat{\mathcal{B}}$。它表明（不包括追溯因果和/或阴谋理论），任何隐藏的变量理论能够重现量子统计必须有这个属性。这概括了德布罗意和玻姆的隐变量理论的另一个特点。
2007-11-16 quant-ph
Non-locality, contextuality and valuation algebras: a general theory of disagreement
我们建立了一个强有力的联系之间的两个显然无关的主题：研究冲突的信息在正式框架的估值代数，和现象的非局部性和上下文。特别是，我们表明，量子理论的这些特殊功能在数学上等价于信息源之间的\emph{disagreement}的一般概念。这一结果极大地概括了先前观察到的上下文，关系数据库，约束满足问题和逻辑悖论之间的联系，并进一步证明了上下文行为并不局限于量子物理学的现象，而是渗透到数学和计算机科学的各个领域。这种连接允许将定理、方法和算法从一个领域翻译到另一个领域，并为应用通用推理算法研究上下文铺平了道路。
2019-11-08 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Gates with Defects in Topological Stabiliser Codes
拓扑稳定子码中的编织缺陷作为容错量子计算的一种有前途的方法得到了广泛的研究。在这里，我们探讨的潜力和限制，这些计划在所有空间维度的代码。我们证明了一个通用的量子计算的门集不能实现补充局部保持逻辑算子与缺陷编织，即使在两个以上的维度。然而，尽管这个不去定理，我们表明，更高的维缺陷编织计划有可能在实现容错量子计算中发挥重要作用。具体来说，我们提出了一种方法来实现完整的克利福德组通过编织在任何代码拥有扭曲缺陷上的费米子可以凝聚。我们探讨了三个这样的例子在高维代码，特别是：在自对偶表面码，三维莱文-温费米子模式和棋盘模型。最后，我们展示了如何我们的不去定理可以绕过提供一个通用的计划，在三维表面码没有魔状态蒸馏。具体而言，我们的计划采用自适应实现的逻辑运算符的条件下的逻辑测量结果，以解除局部保持和编织逻辑运算符的组合的普遍性。
2020-08-10 quant-ph
The EPR paradox, Bell's inequality, and the question of locality
大多数物理学家都同意爱因斯坦-波多尔斯基-罗森-贝尔悖论解释了量子力学的许多奇怪行为，但关于悖论背后的假设仍然存在争议。为了澄清这场争论的内容，我们采用了一个简单而著名的思想实验，这个实验涉及两个相关的光子，以帮助我们把注意力集中在构建EPR和贝尔论证所需的逻辑假设上。本文提出的观点是，贝尔不等式背后的最小假设是局部性和反事实的确定性，而不是科学实在论，决定论，或隐藏的变量，因为经常建议。我们进一步研究由此产生的限制物理理论的说明从多世界的解释量子力学-一种解释，我们认为是确定性的，本地的，现实主义的，但仍然违反了贝尔不等式。
2009-09-17 quant-ph
Unlimited non-causal correlations and their relation to non-locality
非因果相关性证明了局部时空区域之间缺乏确定的因果顺序。与单一区域影响其自身因果关系的情景形成鲜明对比的是，一些分布非因果相关性的过程满足了一系列自然的要求：逻辑一致性，线性和可逆动态，以及计算驯服。在这里，我们提出了这样的过程中任意许多地区，每个地区的影响，但其他所有，并表明上述desiderata是完全不足以限制的数量的“因果关系”的非因果相关性。这就留下了一个原则，禁止非因果相关性的识别。我们的研究结果表现出定性和定量的平行与非本地的相关性，由于Ardehali和Svetlichny。
2022-03-22 quant-ph
The disjointness of stabilizer codes and limitations on fault-tolerant logical gates
稳定子码是一类简单而成功的量子纠错码。然而，尽管这些代码的容错计算能力有一些严格的限制，但还是取得了这一成功。在这里，我们介绍了一个新的度量这些代码，不相交性，这，粗略地说，是任何给定的非平凡的逻辑泡利算子的大多数非重叠的代表。利用不相交性证明了检错稳定码的横截门必然在Clifford层次的有限层上。我们还将我们的技术拓扑代码的家庭，找到类似的边界上的层次结构的水平可达到的恒定深度的电路，无论其几何位置。例如，我们可以证明对称的2D表面码对于非Clifford门不能具有非局部恒定深度电路。
2017-10-19 quant-ph
Planar fault-tolerant logical measurements with low qubit overhead
Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
研究在平面硬件约束下，利用代码工艺框架设计平面BB码容错逻辑操作，通过局部修改变形代码，经数值优化建立容错，实现多种逻辑操作，结合qLDPC码效率与局部性，为容错量子计算提供实用高效途径。
2026-07-10 quant-ph
Logical fermions for fault-tolerant quantum simulation
本文提出将费米子直接编码到表面码扭曲缺陷形成的逻辑马约拉纳费米子中，以 Fermi-Hubbard 模型为例，将 Trotter-Suzuki 电路深度从 O(√N) 降至 O(1)，并使 select 预言机的 T 计数降低 20%。
2023-07-07 quant-ph
Bell non-locality and Kochen-Specker contextuality: How are they connected?
Bell非定域性和Kochen-Specker（KS）上下文性是逻辑上独立的概念，它们为不同的协议提供了量子与经典的优势，并且具有不同的经典模拟成本。一个自然的问题是这些概念、优势和成本之间的关系是什么。为了解决这个问题，有一个地图是有用的，它捕捉了贝尔非定域性和量子理论中的KS上下文之间的所有联系。这项工作的目的是介绍这样一个地图。在定义了贝尔非局域性和KS上下文的理想测量的理论独立的概念，我们表明，在量子理论，由于Neumark的膨胀定理，每个矩阵的量子贝尔非局域相关可以被映射到一个相同的矩阵KS上下文的相关产生的情况下，具有相同的兼容性关系，但测量是理想的，没有空间的分离是必需的。一个更困难的问题是识别相反方向的连接。我们发现，有“一对一”和部分KS上下文相关性和贝尔非本地的相关性之间的连接，为一些KS上下文的情况下，但不是所有的。然而，还有一种方法，将维度为$d$的量子系统的KS上下文相关的任何矩阵变换成两个量子子系统之间的Bell非定域相关的矩阵，每个量子子系统的维度为$d$。我们收集了所有这些连接在地图上，并列出了一些问题，可以受益于这个地图。
2021-05-30 quant-ph
Quantum Locality?
罗伯特·格里菲思（Robert Griffiths）最近在他发展的“一致量子理论”的框架内提出了一个问题，即量子力学是否像人们常说的那样，需要在长距离上进行比光速更快的信息传输。他认为，这个性质的假定证明涉及隐变量，在其前提中包括一些基本上经典物理学类型的假设，这些假设与量子物理学的规则根本不相容。人们不能通过建立一个系统的属性来逻辑地证明一个系统的属性，相反，通过添加与原始系统不同的属性来修改系统的属性。因此，格里菲斯对基于隐藏变量的证明的拒绝在逻辑上是合理的。格里菲思提到存在某种替代证明，它不涉及隐变量，只使用宏观描述的可观察属性。他指出，他在他的书中检查了这种一般性的证据，并得出结论，他们没有提供证据的非本地影响。但他没有检查他引用的具体证据。用他的“相容的量子理论”所规定的方法来检验这个特殊的证明，就会发现所引用的证明在那个限制性版本的量子理论中是有效的。增加的一节回应格里菲斯的答复，其中列举了模糊的一般可能性，使什么是被证明是不明确的，因此使有关的“一致的框架”不明确的。但是他所引用的这些奇怪的现象并没有打乱我们所讨论的证明，因为这个证明通过物理公式和明确的标识，指定了要使用的框架。格里菲思证实了证明的有效性，只要使用该框架。本节还显示，在回应格里菲斯的挑战，为什么一个假定的证明，他所描述的地方是有缺陷的。
2012-01-04 quant-ph
Intrinsic locality dimension of quantum codes
Yau Mathematical Sciences Center, Tsinghua University（清华大学丘成桐数学科学中心）；Joint Center for Quantum Information and Computer Science, University of Maryland（马里兰大学量子信息与计算机科学联合中心）
本文引入稳定子码的内在局域维度概念，利用分形几何和几何测度论统一描述码的性质，并证明该维度对码参数和容错逻辑门的限制，以及自校正量子记忆在维度3-ε下的条件性不可能结果。
2026-08-18 quant-ph
Finding diagonal logical gates in CSS codes and circuits
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出高效算法，可从给定ansatz门中找出CSS码与电路的所有对角逻辑门，其运行时间为O(n³)，还讨论了该方法向其他门及量子位的推广，为容错量子计算提供支持。
2026-07-30 quant-ph
Device-independent test of causal order and relations to fixed-points
贝尔非定域相关性不能在固定的因果结构中得到自然的解释。这是考虑模型的一个动机，在这些模型中，除了逻辑一致性之外，没有做出任何全局假设。假设一组当事人之间有固定的因果顺序，加上自由随机性，意味着设备无关的不平等-就像假设的地方。我们知道，量子理论的局部有效性与违反这些不等式是一致的。此外，对于三方或更多方，即使局部经典概率论的（更强）假设加上逻辑一致性也允许违反因果不等式。在这里，我们表明，一个经典的环境（与各方互动），可能包含循环，是逻辑上一致的，当且仅当无论涉及的各方做什么，有一个固定点，后者被表示为一个混合的确定性不动点。我们进一步表明，非因果的观点允许一个模型的计算严格比计算在世界上的固定因果顺序。
2016-04-05 quant-ph
Nonlocal Games Revisited: A Representation-Theoretic Path from Bell Locality to Quantum Pseudo-Telepathy
Sorbonne Université（索邦大学）
本文通过连接贝尔局域性框架与非局域游戏的多种数学表示，探讨了非局域游戏作为几何对象、优化问题和算子构造的多维视角，揭示了贝尔不等式违反、完美量子策略与半正定松弛之间的关系。
2026-04-10 quant-ph
Hierarchical memories: Simulating quantum LDPC codes with local gates
本文提出分层码族，通过将恒定码率量子LDPC码与表面码级联，在二维最近邻门约束下实现高效容错量子记忆，并证明其在保守假设下优于纯表面码编码方案。
2025-04-24 quant-ph
Revealing universal quantum contextuality through communication games
如果一个理论的预测不能被一个同时满足准备和测量非语境性假设的本体论模型重现，那么这个理论就是普遍语境的。在这篇报告中，我们首先推广了量子比特系统中任意奇数次制备和测量的量子制备和测量上下文性的逻辑证明。在逻辑证明的基础上，得到了量子理论违背的可检验的泛非上下文不等式。然后，我们提出了一类两方通信游戏，并表明，赢得这种游戏的平均成功概率是唯一链接到合适的贝尔表达式，其本地的约束大于普遍的非上下文的约束。因此，对于一个给定的状态，即使量子理论不表现出非定域性，它仍然可能通过违反普遍的非上下文约束而揭示出非经典性。进一步，我们考虑了一个不同的通信博弈来证明，对于量子理论中给定的观测量选择，即使没有逻辑证明存在制备和测量的上下文，也可以通过该通信博弈来揭示普适的量子上下文。这样一个游戏，因此测试一个较弱形式的普遍非上下文与最小的假设。
2019-12-23 quant-ph
Quantum Entanglement Through the Lens of Paraconsistent Logic
本研究针对量子力学中态叠加、非定域性等挑战经典因果解释的不一致性问题，基于弗协调逻辑构建研究量子纠缠的替代框架，旨在厘清理论谜题，为更一致地诠释量子力学提供潜在方案。
2024-05-14 quant-ph
Does locality plus perfect correlation imply determinism?
本文针对贝尔是否从定域性与完美关联推导决定论的争议展开研究，证明弱定域性不足、结果独立性可推导决定论且意味着量子力学不完备，指出贝尔援引的EPR论证存在漏洞并给出修正方法，还探讨了相关量子诠释等问题。
2024-06-25 physics.hist-ph quant-ph
Logical Operators and Derived Automorphisms of Tile Codes
Breuqmann Ltd.（Breuq曼有限公司）；IQM Quantum Computers（IQM量子计算机）；Johannes Gutenberg-Universität（约翰内斯·古腾堡大学）
针对瓦片码逻辑算子性质不明的问题，本研究刻画了其逻辑算子空间，建立了对应代数与代数几何框架，提出导出自同构概念并给出其容错实现方案，为瓦片码用于容错量子计算奠定基础。
2025-11-18 math-ph math.MP quant-ph
Kolmogorovian Censorship, Predictive Incompleteness, and the locality loophole in Bell experiments
Laboratoire Charles Fabry, IOGS, CNRS, Universit\'e Paris Saclay, F91127 Palaiseau, France.
本文探讨了量子概率在柯莫戈罗夫 censoring 框架下的地位，提出预测不完整性作为保留局域性并符合实验实践的替代方案。
2025-12-17 physics.hist-ph quant-ph
Contextual Semantics: From Quantum Mechanics to Logic, Databases, Constraints, and Complexity
我们讨论量子非局部性和上下文，强调逻辑和结构方面。我们还展示了相同的数学结构如何出现在经典计算的各个领域。
2014-06-28 cs.LO quant-ph
Contrasting Implications of the Frequentist and Bayesian Interpretations of Probability when Applied to Quantum Mechanics Theory
检查是由不同的影响，从应用概率的两个主流解释，频率论和贝叶斯，QM（量子力学）理论的玻姆EPR实验。研究了两个耦合自旋粒子可能自旋结果的联合概率分布。得出了相反的结论：（i）在频率论解释下，QM自旋分布意味着广泛讨论的非定域性，因为自旋测量的概率条件被视为对应于因果影响。在贝叶斯解释下，这种条件被视为提供了与自旋概率相关的信息，非定域性的论点失去了效力。(ii)频率论的解释导致了约翰·贝尔在1964年使用的局部性条件来建立自旋概率分布背后隐藏变量的存在条件，但这个条件与概率论的乘积（贝叶斯）规则不一致。在贝叶斯解释下，这种局部性条件是没有动机的，并给出了一个新的随机隐变量模型，再现自旋分布。(iii)贝尔在1964年提出的不等式为三个自旋变量的三阶联合概率分布的存在提供了一个必要条件，该三个自旋变量的三阶联合概率分布通过边缘化与三个可能的自旋对的二阶联合概率分布相容。贝尔不等式在逻辑上等价于1969年的CHSH不等式，其中包含了四对四自旋变量的期望值;为了使四个自旋变量的四阶联合概率分布存在，必须满足CHSH不等式。当这些不等式中的任何一个被违反时，三个自旋结果的联合概率分布就失效了，因为某些概率是负的。
2018-04-06 quant-ph
Fault-tolerant simulation of Lattice Gauge Theories with gauge covariant codes
INFN-TIFPA Trento Institute of Fundamental Physics and Applications（特伦托基础物理与应用研究所）
本文提出利用规范对称性构建高效纠错码，实现晶格规范理论的容错模拟，并将其等价转换为玻色子模型。
2026-01-09 quant-ph
Counterfactual Reasoning, Realism and Quantum Mechanics: Much Ado About Nothing?
我的目的是显示为什么旧的和新的索赔的EPR参数和贝尔定理的反事实推理的作用是不合理的：一旦局部性和反事实推理之间的逻辑关系被澄清，使用后者没有伤害和非局部性的结果可以很好地遵循EPR前提。为了说明原因，我批判性地回顾了（i）爱因斯坦在EPR论文之前提出的不完全性论点，以及（ii）最近将反事实推理的使用等同于强形式实在论假设的主张。
2017-05-20 quant-ph
On the 'Reality' of Observable Properties
这篇笔记包含了一些初步的工作，试图把量子力学基础中关于波函数性质的最新发展纳入更符合逻辑和结构的方法的范围。第一步是推广和重新制定哈里根和斯佩肯斯提出的波函数的真实性标准，这是PBR定理的核心。由此产生的标准有几个优点，包括避免了与成套零测量有关的某些技术困难。通过不考虑波函数的“现实性”，而是考虑任何本体论物理理论的可观测性质，发现了非定域性和上下文性的新特征。其次，仔细分析了PBR定理的关键假设之一--制备独立性，得出了与Bell定域性的类比，因此，有人提议将其削弱为与无信号类似的“无准备信号”假设。这相当于在联合实体状态中引入非局部相关性，这至少与贝尔定理和科亨-斯佩克定理一致。因此，提出了是否可以加强PBR结果，以保持在这个宽松的假设下的问题。
2014-02-14 quant-ph
A critical appraisal of tests of locality and of entanglement versus non-entanglement at colliders
本文批判性评估了在碰撞机中通过测量自旋相关性间接测试局部性与纠缠的可行性，指出当前无法实现逻辑一致的实验测量，但强调无解定理不适用于测试标准模型的测量。
2025-12-04 hep-ex hep-ph quant-ph
On the missing axiom of Quantum Mechanics
关于量子概率与量子非定域性的本质的争论已经把量子力学提升到了“操作认识论”的水平。在这样的背景下，量子叠加原理具有一种外来的非认识性的性质。这使我们寻求量子力学的纯操作基础，从中导出基于希尔伯特空间的当前数学公理化。在目前的工作中，我提出了一套公理的纯操作性，基于一般定义的“实验”，操作/认知原型的信息检索从现实中。正如我们将看到的，这个出发点在逻辑上包含了一系列的概念[国家，条件国家，地方国家，纯粹国家，忠实国家，工具，倾向（即“效果”）、动力学和信息等价性、动力学和信息兼容性、可预测性、可辨别性、可编程性、局部性、a-causality、状态的秩、最大混沌状态、最大纠缠状态，信息完全倾向等]，以及一组规则（加法，凸组合，偏序，.），这远远不是通常认为的量子起源，而是构成了操作/认识方法的通用“语法手册”。当然，缺少的成分是概率幅的量子叠加公理：为此，我提出了一些纯粹操作/认识性质的替代候选者。
2005-07-30 quant-ph
Contextuality in composite systems: the role of entanglement in the Kochen-Specker theorem
Kochen-Specker（KS）定理揭示了单量子系统的非经典性。相反，贝尔定理和纠缠则关注复合量子系统的非经典性。因此，与不相容性不同，纠缠和贝尔非定域性并不是证明KS-上下文性所必需的。然而，在这里我们发现，对于多量子比特系统，纠缠和非定域性都是必要的证明Kochen-Specker定理。首先，我们证明了非纠缠测量（局部测量的严格超集）永远不能给出多量子比特系统的KS定理的逻辑（状态无关）证明。特别是，非纠缠但非定域的测量--其本征态表现出“无纠缠的非定域性”--不足以证明这一点。这也意味着在多量子比特系统上证明格里森定理必然需要纠缠投影，如Wallach [Contemp Math，305：291-298（2002）]所示。其次，我们证明了一个多量子比特态允许KS定理的统计（状态相关）证明当且仅当它可以违反一个带有投影测量的贝尔不等式。我们还通过构造KS集的新例子，在多量子系统中更普遍地建立了纠缠与Kochen-Specker和Gleason定理之间的关系。最后，我们讨论了我们的研究结果如何揭示了多量子比特上下文作为一种资源的量子计算与状态注入的范例中的作用。
2023-01-13 quant-ph
On the strangeness of quantum mechanics
量子力学的丰富性每天都在丰富着围绕自然哲学的争论。纠缠、非定域性、崩溃、多个世界、多个心灵和主观主义挑战了一代又一代的思想家。它的方法也许可以放在量子逻辑的流中，在量子逻辑中，量子力学的“奇异性”通过违反贝尔不等式来“测量”，并从那里尝试一种解释性的路径，这种路径保留了实在论，但最终推翻了它，重申量子力学的基本机制是强实在论的逻辑必然性。
2022-06-06 physics.hist-ph quant-ph
Paradox-free classical non-causality and unambiguous non-locality without entanglement are equivalent
ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学与技术研究院）；Department for Quantum Technology, Universität Münster（明斯特大学量子技术系）；Fakultät für Mathematik, Universität Wien（维也纳大学数学系）；Université libre de Bruxelles, QuIC（布鲁塞尔自由大学，QuIC研究中心）；Aix-Marseille University, CNRS, LIS（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，LIS实验室）；Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）；Department of Physics, School of Advanced Sciences, VIT-AP University（VIT-AP大学先进科学学院物理学系）；ICREA（加泰罗尼亚高级研究学院）
本文证明了经典非因果性与无纠缠量子非局域性在过程函数和积基中等价，揭示了因果与非因果关系的深层联系。
2026-08-31 quant-ph
Bell's theorem tells us NOT what quantum mechanics IS, but what quantum mechanics IS NOT
非定域性，或量子非定域性，是量子基础和信息科学界的流行语，据称描述了贝尔定理的含义。当这些短语被认真对待时，也就是说，贝尔定理揭示了非定域性是微观世界量子描述的固有特征，这导致了逻辑矛盾，这将在这里讨论。事实上，贝尔定理被理解为量子预言违反了贝尔不等式，它与玻尔的互补性概念是一致的。因此，如果说它指向什么的话，那就是玻尔原理的重要性，但即使这也不是一个明确的含义。非定域性是贝尔定理的一个必然结果，只有当我们通过采用某种形式的实在论来拒绝互补性时，不管它是额外的隐变量，额外的隐原因，等等，或反事实的确定性。这篇文章包含两个基本上独立的部分。第一个是写给任何对这个话题感兴趣的读者的。第二部分，讨论局部因果关系的概念，是针对在该领域工作的人的。
2015-01-22 physics.hist-ph physics.pop-ph quant-ph
Classification of quantum phases and topology of logical operators in an exactly solved model of quantum codes
寻找可能的新量子相和量子相的分类一直是物理学中的中心问题。然而，它们确实是具有挑战性的问题，由于在分析量子多体系统的计算困难和缺乏一个通用的分类框架。虽然无挫度哈密顿量作为重整化群变换的不动点哈密顿量可以作为量子相位的代表，但对任意无挫度哈密顿量的量子相位进行详尽的分析和分类仍然是困难的.在这里，我们解决这些问题，通过锐化我们的考虑，以一定的子类的挫折免费的哈密顿量，称为稳定剂哈密顿量，这已被积极研究在量子信息科学。我们提出了一个模型的挫折免费的哈密顿，其中包括一个大类的物理现实的稳定剂哈密顿，仅限于三个物理条件的相互作用项，平移对称性和尺度对称性的地方，这意味着基态的数量不增长的系统大小。我们表明，在二维模型中产生的量子相位可以通过某些量子编码的理论运营商，称为逻辑运营商，通过证明两个模型的拓扑不同的形状的逻辑运营商总是分开的量子相变进行准确地分类。
2011-04-03 cond-mat.str-el math-ph math.MP
On Realism and Quantum Mechanics
对叠加态或纠缠态的量子力学应用的讨论表明，只包含关于态矢量和实验输出的描述最适合于量子力学。特别是，它表明，测量前的物理量的未定义值的语句可以下降，而不改变理论的预测。如果我们将这些思想应用于EPR问题，我们会发现非定域性的概念及其“瞬时超距作用”消失了。最后，有人认为，通常的治疗哲学现实主义立场最终在建设的理论，其主要作用是被推翻的实验。这种反驳仅仅证明理论是错误的;不能得出关于实在论（或任何其他哲学立场）的结论，因为实验总是与理论打交道，而这些理论从来不是哲学立场的逻辑结果。
2007-06-23 quant-ph
Causality, Bell's theorem, and Ontic Definiteness
贝尔定理表明，被称为“局域因果性”的合理的相对论性因果原理与量子力学的预测是不相容的。不可能在放弃贝尔定理中任何更著名的假设的同时维持这种类型的令人满意的因果原则。然而，贝尔定理的另一个假设是使用经典逻辑。这个假设的一部分是“本体确定性”原则，也就是说，它必须在原则上是可能的分配确定的真理价值的理论中处理的所有命题。一旦逻辑背景得到某种澄清，就可以看出，拒绝这一原则并没有以任何方式破坏贝尔所使用的因果原则类型。在没有本体确定性的情况下，被称为爱因斯坦定域性的确定性因果条件成功地禁止了超光速影响（包括信号），同时允许违反贝尔不等式的相关性。反对改变逻辑，以及操作和现实的观点的后果，也得到了解决。
2011-02-14 quant-ph
Contextuality, Witness of Quantum Weirdness
情境性的概念来自西蒙·科亨和恩斯特·斯佩克（1960-1967）以及约翰·贝尔（1964-1966）建立的一个定理，它无疑是量子怪异性最基本的方面之一。如果说是对经院哲学的质疑和对反事实逻辑的研究导致了斯佩克与柯亨的论证，那么正是对冯·诺依曼的“证明”的批评导致了约翰·贝尔的结果。对这个著名“证据”的误解将导致他们得出截然相反的结论。近几十年来，在量子基础和量子信息研究的背景下，这一课题取得了显著的理论进展。因此，Cabello-Severini-Winter和Acin-Fritz-Leverrier-Sainz的图形概括提出了非定域性和语境性之间的联系问题。这也是Samson Abramsky等人的层理论方法的情况，这也促使我们将语境性与某些经典逻辑悖论的逻辑结构进行比较。另一种方法，由罗伯特·斯佩肯斯（Robert Spekkens）提出，将这一概念推广到任何类型的实验程序。这种新形式的“普遍”语境性被提出来作为非古典性的标准，即怪异性的标准。它特别导致识别涉及后选择和弱测量的奇怪量子悖论的性质。在Kochen-Specker定理发表50周年之际，本报告旨在介绍法国科学界鲜为人知的这些结果，并对量子物理学的奇异性进行研究。
2018-01-29 quant-ph
Exponential suppression of bit or phase flip errors with repetitive error correction
实现量子计算的潜力需要实现足够低的逻辑错误率。许多应用要求$10^{-15}$体系中的错误率，但是最先进的量子平台通常具有接近$10^{-3}$的物理错误率。量子纠错（QEC）有望通过将量子逻辑信息分布在许多物理量子位上来弥合这一鸿沟，从而可以检测和纠正错误。然后，逻辑错误随着物理量子比特数量的增长而呈指数级抑制，前提是物理错误率低于某个阈值。QEC还要求错误是局部的，并且在多轮纠错中保持性能，这是两个主要的突出实验挑战。在这里，我们实现了嵌入在超导量子位的2D网格中的1D重复码，其表现出比特或相位翻转错误的指数抑制，当量子位的数量从5增加到21时，每轮的逻辑错误减少超过$100\times$。至关重要的是，这种错误抑制在50轮错误校正中是稳定的。我们还介绍了一种高精度的误差相关性分析方法，并首次描述了执行QEC的设备中的错误的局部性。最后，我们在同一个器件上使用一个小的二维表面码逻辑量子比特进行错误检测，并表明从一维和二维码的结果同意使用一个简单的去极化误差模型的数值模拟。这些发现表明，超导量子比特是一个可行的道路上的容错量子计算。
2021-02-11 quant-ph
The Locality Gap: A Thermodynamic Law for Objective Facts
Independent Researcher, Orenburg, Russia
该研究提出了热力学事实电荷的源损失定律，推导了兰道尔-达尔文界等相关结论，明确了量子达尔文主义中冗余记录在受限控制下产生的热力学资源。
2026-08-07 gr-qc quant-ph
Decoding quantum errors with subspace expansions
随着量子硬件的快速发展，推动了这些设备的首次实际应用。虽然完全容错的量子计算机可能还需要几年的时间，但人们可能会问，是否存在纠错或减轻错误的中间形式，可以在此之前实现实际应用。在这项工作中，我们考虑使用现有量子码的后处理错误解码器的想法，其能够使用经典后处理来减轻编码的逻辑量子比特上的错误，而无需复杂的伴随式测量或用于逻辑量子比特之外的额外量子比特。这大大简化了在近期设备上对量子代码的实验探索，消除了对伴随式或快速前馈的局部性的需要，允许人们在真实设备上研究代码的性能方面。我们提供了一个一般的建设配备了一个简单的随机采样方案，不明确依赖于一些条款，我们扩展到近似投影仪内的子空间。然后，这个理论允许一个推广到纠正一些逻辑错误的代码空间，纠正一些物理未编码的哈密顿没有工程对称性，和纠正来自近似对称性。在这项工作中，我们开发的方法的理论，并证明了它在一个简单的例子与完美的$[[5,1,3]]$代码，它表现出一个伪阈值$p \approx 0.50$下的一个单量子比特去极化信道应用于所有的量子比特。我们还提供了一个演示下的应用程序的逻辑操作和性能上的未编码的氢分子，表现出显着的改善在整个范围内的去极化通道下可能发生的错误。
2019-03-14 physics.chem-ph quant-ph
Universal logical gates with constant overhead: instantaneous Dehn twists for hyperbolic quantum codes
容错量子计算理论中的一个基本问题是理解在编码的量子比特上以任意精度执行通用逻辑门集的基本资源成本。在这里，我们考虑通过使用与双曲曲面的三角剖分相关联的拓扑码，在任意大的码距离$d$的限制下，以恒定空间开销（即有限编码率）编码的量子比特。我们引入明确的协议，以证明如何德恩扭曲的双曲曲面可以实现的代码，通过恒定的深度酉电路，而不增加空间开销。给定德恩扭曲的电路由物理量子比特的排列组成，然后是恒定深度的局部酉电路，其中局部性在这里相对于定义代码的双曲度量定义。将我们的结果应用于双曲Fibonacci Turaev-Viro码意味着通过恒定深度酉电路和恒定空间开销将通用逻辑门集应用于编码量子比特的可能性。我们的电路是固有的保护错误，因为它们映射到本地运营商，同时改变其支持的大小，最多一个恒定的因素，在存在噪声综合征测量，我们的研究结果表明，通用的容错量子计算的可能性与恒定的空间开销和时间开销的$\mathcal{O}(d/\log d)$。对于允许并行门操作的量子线路，这产生了迄今为止已知的时空开销的最佳缩放。
2019-07-26 cond-mat.str-el hep-th math-ph
Cross-cap defects and fault-tolerant logical gates in the surface code and the honeycomb Floquet code
本文研究非可定向曲面上的$\mathbb{Z}_2$环面码、表面码与蜂窝Floquet码，发现交叉帽缺陷可实现容错Hadamard门并丰富Floquet码动力学，为容错逻辑门提供了新实现途径。
2024-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Bertlmann's socks from a Viennese perspective
本文从维也纳视角探讨量子力学悖论，提出通过辨明逻辑与量子不可判定性及观察者关系，可调和量子特异行为与规范性。
2023-12-21 physics.hist-ph quant-ph
The Two Bell's Theorems of John Bell
许多关于“贝尔定理”的激烈争论是因为这个短语可以指约翰·贝尔证明的两个不同的定理，第一个在1964年，第二个在1976年。他在1964年的定理是量子现象与定域性和决定论的双重假设的不相容性。他在1976年的定理是量子现象与局部因果关系的幺正性不相容。这与贝尔自己后来的断言相反，他在1964年的定理是从单一的、不可分割的局部因果关系假设开始的（即使不是用这个名字）。虽然有其他形式的贝尔定理-我提出来解释之间的关系Japlett-completeness，“脆弱的地方”，和EPR-completeness-我认为贝尔的两个版本是必不可少的。虽然这两个贝尔定理在逻辑上是等价的，但它们的假设并不等价，并且定理的不同版本提出了相当不同的结论，这些结论被不同的社区所接受。对于现实主义者来说，局部因果关系的概念，被贝尔1976年的定理排除，隐含地受到赖兴巴赫的共同原因原理的启发，明确地受到相对论因果关系原理的启发，而后者必须被放弃。操作主义者不理会赖兴巴赫的原则，但希望保持相对论因果性原则，这一原则由一个隐含的“施事因果性原则”支持，暗示了他们的局部性概念。因此，对于操作主义者来说，贝尔定理是1964年的那个，它意味着必须放弃决定论。我讨论为什么这两个“阵营”得出这些不同的结论，以及可以做些什么来增加相互理解。
2014-06-19 physics.hist-ph quant-ph
Bell vs Bell: a ding-dong battle over quantum incompleteness
本文通过反例和严谨推导，澄清贝尔关于定域性与决定论关系的争论，指出EPR论证的漏洞并证明贝尔主张的合理性。
2024-11-06 physics.hist-ph quant-ph
Measurement as Sheafification: Context, Logic, and Truth after Quantum Mechanics
Tagore Centre for Natural Sciences and Philosophy（塔戈尔自然科学与哲学中心）
本文通过将量子测量重新解释为预层值真理的sheafification，提出量子理论本质上是上下文相关的，并利用直觉主义逻辑和七值上下文逻辑来解决量子测量问题。
2025-12-16 quant-ph
