Graphical Non-contextual Inequalities for Qutrit Systems
量子语境性的一个有趣的课题是各种非语境不等式的构造。通过引入一种新的结构超图，我们给出了一种一般的方法，它似乎是解析的和可扩展的，以获得非上下文不等式的quutrit系统。在此基础上，讨论了几类典型的非上下文不等式。我们的方法也可以帮助我们简化我们最近的工作之一，量子上下文的一些状态无关的证明。
2017-09-27 quant-ph
Coexistence of CHSH Nonlocality and KCBS Contextuality in a Single Quantum State
Faculty of Physics, VNU University of Science, Vietnam National University（越南国立大学科学大学物理学院）；Institute for Quantum Technologies, Technology and Innovation Park, VNU Hanoi（河内越南国立大学科技园量子技术研究所）
研究在单个量子态中纠缠与非定域性共存的机制，通过混合CHSH-KCBS场景展示上下文性与非定域性在参数空间中的分离，揭示优化KCBS违反与抑制CHSH违反的区域。
2026-04-06 quant-ph
Contextuality without nonlocality in a superconducting quantum system
经典实在论要求系统属性独立于它们是否被测量而存在，而非上下文性要求测量的结果不依赖于与它们一起执行的其他测量。贝尔-科亨-斯佩克定理指出，非上下文实在论不能再现单个三能级量子系统（qutrit）的测量统计。因此，与贝尔不等式测试相比，非上下文现实模型可以使用单个qutrit来测试，而不依赖于量子纠缠的概念。用实验来反驳这些模型是很有挑战性的，因为不完美可能会带来漏洞，使现实主义的解释成为可能。在这里，我们使用一个超导qutrit与确定性，二进制结果读出违反非上下文不平等，同时解决检测，个人存在和兼容性的漏洞。这种状态依赖的上下文的证据也证明了超导量子电路在表面代码架构中的容错量子计算的适用性，这是目前最有希望的可扩展量子计算的途径。
2016-10-18 quant-ph
Global Kochen-Specker Contextuality Without Local Contextuality and Generalized Bell Nonlocality
本文提出全局语境性概念，通过三组二分体构造证明，即使局部统计非语境且每个多体语境允许广义局部隐变量描述，整体系统仍可能不存在单一非语境隐变量模型。
2026-06-08 quant-ph
Retrit States Violating the KCBS Inequality and Necessary Conditions for Maximal Contextuality
本文研究 KCBS 五测量语境性情景，通过旋转 KCBS 算符刻画 qutrit 及实 retrit 的语境/非语境区域，并给出最大语境性对应的 Euler 角条件。
2020-09-18 quant-ph
All-Possible-Worlds: Unifying Many-Worlds and Copenhagen, in the Light of Quantum Contextuality
“所有可能世界”是量子物理学的一种新解释，它是根据量子上下文对多世界和哥本哈根（“坍缩”）的统一重新表述的结果，并提出了“检测时的非定域性”作为统治整个量子领域的原则，包括单量子比特和qutrit实验。
2019-03-04 quant-ph
State-independent experimental test of quantum contextuality in an indivisible system
我们报告了基于最近的理论提议[Yu和Oh，Phys.Rev.Lett. 108，030402（2012）]。我们的实验以最基本的形式突出了量子上下文性，这种方式与系统的状态或张量积结构无关。
2012-06-30 quant-ph
State-independent experimental test of quantum contextuality in solid state system
量子力学意味着不是所有的物理性质都可以同时被很好地定义，例如由于海森堡不确定原理而产生的动量和位置。一些替代理论已经探索，特别是非上下文隐藏变量理论，其中系统的属性具有独立于测量上下文的预定义值。然而，Kochen-Specker定理表明，这种非上下文隐变量理论与量子力学相冲突。最近，在最简单的三态系统中，通过最少13条投影测量射线，提出了一个非关联隐变量理论所满足而量子力学所违背的与态无关的不等式.在这里，我们报告了一个实验证明违反这种不平等。这是首次在固态系统中，利用金刚石中氮空位中心的自然量子态，在室温下对量子上下文性进行了与状态无关的实验检验。
2012-09-17 quant-ph
The Quad-$C_5$ Graph: Maximum Contextuality Gap on Eight Vertices
Koç University（科奇大学）；University of Istanbul（伊斯坦布尔大学）；Sabancı University（萨班奇大学）；TÜBİTAK Research Institute for Fundamental Sciences (TBAE)（土耳其科学技术研究基金会基础科学研究所（TBAE））
通过穷举搜索八顶点图，发现Quad-$C_5$图具有比Wagner图更大的绝对上下文性差距，由四个重叠的KCBS五边形构成，并在单qutrit中实现上下文性，四维中达到最大量子优势。
2026-09-30 quant-ph
Determining the parity of a permutation using an experimental NMR qutrit
我们提出了最近提出的量子算法的NMR实现，以找到一个排列的奇偶校验。在量子计算的通常量子比特模型中，加速需要纠缠的存在，因此不能通过单个量子比特来实现。另一方面，由于量子上下文的存在，quutrit在性质上比qubit更量子，并且单个quutrit可以用于计算。我们用氘原子核在液晶中取向作为实验材料。这是第一次实验性地利用单个qutrit来执行计算任务。
2014-06-19 quant-ph
Proposal for revealing quantum nonlocality via local contextuality
两个遥远的系统可以表现出量子非定域性，即使它们之间的相关性承认一个本地模型。这种非定域性可以通过测试一个系统的连续测量之间的额外相关性来揭示，该系统不允许非上下文模型，无论该系统的简化状态是什么。这表明量子上下文在量子非定域性中起着重要作用，并允许用局部性定理对Kochen-Specker进行实验检验。
2010-06-01 quant-ph
Random generation with the spin of a qutrit
我们考虑使用一个单一的quutrit随机生成。这是可能的，因为单个qutrits表现出语境特征。我们的目标是优化生成的序列的熵。要做到这一点，我们不依赖于KCBS不等式，而是使用特定的状态和保真度检查。顺便说一下，我们证明了这种检查可以被认为是应用于光子对或自旋1/2粒子（qutrits通常被实现为一对不可区分的qubit）的CHSH不等式的变体。这种随机发生器的物理实现应该是容易的，因为它只需要实现自旋操作和测量，而不是一般的$\SU(3)$ quutrit操作。
2020-02-18 quant-ph
Quantum contextuality for a three-level system sans realist model
最近，一种有趣的形式的非经典效应，可以被认为是量子力学中的一种形式的上下文，已被证明为一个四能级系统，通过区分不同的路线，采取测量一个单一的可观察。在本文中，我们提供了一个简单的版本，证明一个单一的quutrit，这也是在量子力学的形式主义，而不求助于任何现实主义的隐变量模型。特征值的退化性和L $\ddot{u}$ der投影规则在我们的证明中起了重要作用。
2018-06-04 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
State-independent quantum contextuality and maximum nonlocality
最近，Yu和Oh [Phys. Rev. Lett. 108，030402（2012）]已经证明，证明四元组上的状态无关上下文性所需的最简单向量集需要13个向量。在这里，我们首先证明，一组向量在任何维$d \ge 3$证明系统在最大混合状态下的上下文性的一个充分必要条件是，图$G_C$，其中顶点表示向量和边链接正交的有色数$χ(G_G)$大于$d$。然后，我们证明了Yu和Oh的猜想.最后，我们证明了任何满足$χ(G_G)>d$的集合在$d$ -方最大纠缠的辅助下都会产生非定域性，而非定域性在不违反无信号原理的情况下是无法改善的。这表明任何满足$χ(G_G)>d$的集合都是量子信息处理的宝贵资源。
2012-04-18 quant-ph
Contextuality and Nonlocality in Decaying Multipartite Systems
与量子理论的预言形成强烈对比的是，日常经验支持独立于观察的物理性质的存在。特别地，对于某些量子系统，不依赖于测量上下文的物理性质的存在是被禁止的。这种特性被称为上下文性。本文研究时空的衰变过程是否普遍破坏了揭示语境的能力。我们发现，在最一般的情况下，衰变性质并不减少这种能力。然而，由于时空结构对衰变系统的时间演化或测量过程的限制，揭示上下文的标准变得内在地依赖于衰变属性或不可能。特别是，我们推导出如何上下文揭示设置称为贝尔的非定域性测试的变化衰减量子系统。我们的研究结果说明了隐藏和本地隐藏参数理论和时间的作用之间的相互依存关系。
2015-09-05 quant-ph
Comment on "Two Fundamental Experimental Tests of Nonclassicality with Qutrits"
在最近的一篇论文[arXiv：1301.2887]中，Ahrens等人声称我们的“（...）对qutrits的实验并不能检验Klyachko等人的观点。的不等式，而是一个具有额外相关性的不等式”，并且“（...）实验不能被认为是一个非语境不平等的适当测试，因为同样的观察是在不同的背景下用不同的设置测量的。我们不同意这些说法。在这篇笔记中，我们简要地重述了我们的非上下文不等式的测试是如何构建的。我们解释了我们如何保持测量的背景下，在不同的测试不等式之间切换时，我们认为，我们实际上测试了Klyachko，可以，Binicioglu和Shumovsky不等式。这样做，我们也澄清了为什么我们的实验确实是一个适当的测试noncontextual现实主义。
2013-05-23 quant-ph
Revealing quantum contextuality using a single measurement device
在这项工作中，我们分析了测量非上下文（MNC）的概念，并确定上下文的情况下，只涉及一个单一的测量设备的顺序测量。我们发现，任何非上下文的本体论模型无法解释一个精心构造的正算子值测度（POVM）顺序执行量子系统的统计结果。测量的背景来自于可以使用设备的不同配置。我们开发了一个不等式的非上下文（NC）本体模型，并构建了一个量子的情况下，涉及测量的KCBS不等式。我们表明，由此产生的统计从这个设备违反我们的NC不等式。该设备可以通过将任意$n$ -循环上下文不等式的测量值，其中$n = 5$对应于KCBS不等式来推广。我们表明，NC和量子边界的各种情况下，可以更容易地推导出仅使用较大的值$n$的结果之间的函数关系。这使得它成为一个更简单的上下文不等式分析。
2023-01-04 quant-ph
Necessary and sufficient condition for quantum state-independent contextuality
我们解决了一组量子测试是否揭示了状态无关的上下文性的问题，并使用这个结果来识别最小维度的最简单的集合。我们还表明，识别状态独立的上下文图[R。Ramanathan和P. Horodecki，Phys. Rev. Lett. 112，040404（2014）]不足以揭示状态独立的上下文。
2015-06-29 quant-ph
Revealing hidden nonlocality and preparation contextuality for an arbitrary input Bell inequality
该研究利用局域滤波操作，基于PORAC博弈对应的Bell泛函，证明不同n阈值下任意非零混合参数的混合纠缠态可分别激活隐藏非定域性与制备互文性。
2025-05-18 quant-ph
Indirect Indication of the KCBS-Type Quantum Contextuality by the CHSH-Bell Test
Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University（萨贝里大学工程与自然科学学院）；Sabanci University（萨贝里大学）；International Centre for Theory of Quantum Technologies, University of Gdansk（格但斯克大学量子技术理论国际中心）；University of Gdansk（格但斯克大学）
研究利用CHSH贝尔测试证明KCBS型语境性，通过研究可映射到三量子比特态的两量子比特态对称族，应用CHSH测试得到新非语境性界限，表明修改CHSH不等式可作KCBS型语境性测试，所需测量次数更少，并讨论相关一夫一妻制问题。
2026-07-13 quant-ph
Contextuality and Wigner function negativity in qubit quantum computation
我们描述了一个方案的量子计算的魔术状态的量子比特的上下文是一个必要的资源所拥有的魔术状态。更一般地说，我们建立上下文作为一个必要的资源，所有计划的量子计算与魔术状态的量子比特，满足三个简单的假设。此外，我们确定严格的一致性条件，这样的计算方案，揭示了一般结构的负维格纳函数，硬度的经典模拟的计算，和上下文连接。
2017-06-25 quant-ph
Event-based quantum contextuality theory
针对现有互文性理论仅适用于秩1投影算符的局限，提出基于事件的量子互文性理论，采用排他性部分布尔代数构建通用数学框架，引入更完备的互文性层级，并证明有限维系统中Kochen-Specker互文性等价于态无关强互文性，是最强的互文性形式。
2025-01-16 quant-ph
Experimental Test of Contextuality based on State Discrimination with a Single Qubit
探索超越任何经典模型预测的量子现象对于理解自然的经典和量子描述的边界具有根本的重要性。作为量子系统区别于经典系统的一个典型性质，上下文性已经在至少由三个能级组成的系统中得到了广泛的研究和实验验证。在这里，我们通过对单个$^{171}$ Yb $^+$离子实施最小错误状态鉴别，将上下文性的实验测试范围扩展到只有两个状态（量子比特）的最小量子系统。我们观察到一个不去的不平等的实质性违反假设非上下文，并坚定地得出结论，国家歧视的测量结果不能与任何非上下文的描述。我们还量化了状态歧视的上下文优势和对量子噪声的容忍度。
2022-06-22 physics.atom-ph quant-ph
Multiphoton interaction of a qutrit with single-mode quantized field in the ultrastrong and deep strong coupling regimes
研究了由三态原子和单模光子场组成的量子系统在超强和深强耦合下的多光子动力学，当耦合强度大于或等于振子能量标度时.我们假设一个qutrit是在一个极性- $Λ$配置，其中两个较低的水平有平均偶极矩。直接多光子共振跃迁揭示广义拉比振荡，崩溃，和复活的原子激发几率的超强耦合进行了研究。在深强耦合区，重点研究了具有严格非经典性质的体系的基态。
2014-09-04 quant-ph
Necessary and sufficient conditions for state-independent measurement contextual scenarios
被认为是在一个给定的希尔伯特空间维度识别测量方案能够揭示状态无关的上下文的问题。我们首先证明，对于任何给定的维度$d$和任何由投影测量组成的测量场景，（i）量子态的上下文性的测量完全由其光谱决定，因此纯态和最大混合态代表上下文行为的两个极端，和（ii）状态无关的上下文等价于最大混合状态的上下文直到全局酉变换。然后，我们推导出一个必要和充分条件的正交图表示的测量方案，以揭示状态无关的上下文。这个条件给出的分数色数的图形$χ_f(G)$，并示出识别所有的状态无关的上下文测量的情况下，包括那些超出原来的Kochen-Specker范式\cite{Yu-Oh}。
2014-01-30 quant-ph
Significant-loophole-free test of Kochen-Specker contextuality using two species of atomic-ions
量子测量不能被认为是揭示了先前存在的结果，即使它们不干扰同一试验中的任何其他测量。这种特性被称为上下文性，对于计算中的量子优势至关重要。在这里，我们报告的第一个观察到的量子上下文同时没有检测，清晰度和兼容性的漏洞。通过采用混合双离子系统和提供$100\%$的检测效率和$>98\%$的测量重复性的高效荧光测量来关闭检测和锐度漏洞。通过针对Paul阱中的两种不同离子（$^{171}\mathrm{Yb}^{+}$离子和$^{138}\mathrm{Ba}^{+}$离子）的可观测量之间的相关性来关闭兼容性漏洞，选择所述可观测量使得对每个离子的测量使用不同的操作激光波长、荧光波长和检测器。实验结果表明，违反了最具对抗性的非上下文模型的界限，并开辟了一种新的方式来证明量子系统。
2021-12-27 quant-ph
Sustained state-independent quantum contextual correlations from a single ion
我们使用一个单一的陷阱离子quutrit证明违反输入状态无关的非上下文不等式使用随机选择的量子非爆破投影测量序列。我们连接了13个观测值的5400万个连续测量值，并通过214个标准差违反了最佳非上下文约束。我们使用相同的数据集来表征缺陷，包括测量的信号和可重复性。实验序列是通过集成到我们的控制系统中的量子随机数发生器实时生成的，以选择延迟低于50 μs的后续可观察量，这可用于约束可能描述我们结果的隐藏变量模型。状态回收实验过程对噪声有弹性，自我校正并且独立于qutrit状态，证实了量子性与测量而不是指定状态有关的事实。
2017-10-27 quant-ph
Constrained Measurement Incompatibility from Generalised Contextuality of Steered Preparation
本研究在广义概率理论框架下证明单侧N个测量的不相容性是揭示另一侧子系统广义互文性的充要条件，提出新型相容不等式并指出广义互文性约束测量不相容程度、超选出量子理论。
2024-12-15 quant-ph
Experimental demonstration of fully contextual quantum correlations on an NMR quantum information processor
量子力学中语境性的存在是对世界经典描述的根本背离。目前，对确定不能比量子理论更有语境的场景的探索处于量子语境研究的最前沿。在这项工作中，我们在NMR量子信息处理器上，分别在8维和4维希尔伯特空间上实验测试了两个能够揭示完全上下文量子关联的不等式。投影机与上下文的不平等首先重新制定的泡利运营商，这可以在NMR实验中确定。我们还分析了每个不等式在底层量子态旋转下的行为，旋转将其酉变换为另一个纯态。
2019-03-24 quant-ph
Contextuality sans incompatibility in the simplest scenario: Communication supremacy of a qubit
本文提出带制备约束的双方制备—测量通信博弈，仅用三结果极值量子比特测量实现无测量不相容性的语境性，并证明其在受约束 HFW 情境中优于 c-bit。
2025-06-10 quant-ph
Contextuality under weak assumptions
在量子理论中，情境性的存在首先是由贝尔、科亨和斯派克强调的，他们发现对于三维或三维以上的量子系统，测量不能被视为揭示系统的预先存在的性质。更准确地说，没有一个模型能够以只依赖于投影而不依赖于它出现的背景（投影的全部集合）的方式，将确定性结果分配给量子测量的投影者，尽管与投影者相关的玻恩规则概率与背景无关。由Spekkens引入的一个更一般的，可操作的上下文定义，我们将其称为“概率上下文”，放弃了确定性的假设，并允许将测量以外的操作视为上下文。概率非语境性（Probably noncontextuality）代表了这样一种假设，即一个运算理论的元素，如果不能根据任意多个重复实验的统计数据来相互区分，那么它们在本体论上是相同的。在本文中，我们介绍了一个框架，使我们能够区分不同的非语境性假设之间的关系，在理论中的对象的本体表示之间的关系，给出了一定的关系，他们的操作表示。这个框架可以用来激发和定义一个“可能性”的类比，封装的想法，一个操作理论的元素，不能明确区分操作也不能明确区分本体论。然后，我们证明了可能性noncontextuality是等价的一个替代的概念提出的哈代。最后，我们证明了这些较弱的非上下文性假设足以证明已知的“不去”定理的替代版本，约束$ψ$ -量子力学的认知模型。
2017-04-06 quant-ph
Revealing quantum properties with simple measurements
自量子力学诞生以来，出现了许多令人困惑的现象，如互补性、纠缠性、上下文性等，这些现象使量子力学区别于经典世界。所有这些现象都是基于量子力学中非对易观测量的存在。此外，这些效应产生的优势使量子技术超越了经典技术。在本课程讲稿中，我们将探讨这些现象的两个突出例子：互补性和纠缠。我们讨论了它们的一些基本性质，并介绍了它们的实验研究的一般方法。通过这种方式，我们发现了互补性和纠缠研究之间的许多联系。其中一种联系是柯西-施瓦茨不等式，它有助于制定定量测量程序来观察互补性和纠缠。
2016-11-23 quant-ph
Dissipation of Spekkens' Generalised Contextuality under Decoherence: The Classical Limit
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）
研究探讨了在退相干阈值后，由奇数维稳定子系统和魔法态构成的Spekkens情境系统如何从情境性转变为非情境性，揭示了退相干与量子优势的关系。
2026-11-10 physics.hist-ph quant-ph
Self-Testing of a Single Quantum System: Theory and Experiment
以最少的假设来验证单个量子设备对于量子技术的发展至关重要。在这里，我们研究如何利用单系统上下文来实现自测试。我们开发了一个强大的自我测试协议的基础上最简单的上下文见证最简单的上下文量子系统，Klyachko-Can-Biniciopluslu-Shumovsky（KCBS）不等式的qutrit。我们建立了一个下界的保真度的状态和测量（一个理想的配置）作为一个函数的价值的证人下一个务实的假设，我们称之为KCBS正交条件的测量。我们在一个实验中应用的方法与随机选择的测量一个单一的陷阱$^{40}{\rm Ca}^+$和接近完美的检测效率。观察到的统计数据使我们能够对系统进行自我测试，并提供了单个系统量子自我测试的第一个实验演示。此外，我们量化和报告，偏离我们的假设是最小的，一个方面以前忽略了上下文实验。
2022-03-17 physics.atom-ph quant-ph
Experimental test of non-classicality of quantum mechanics using an individual atomic solid-state quantum system
量子力学提供了一种关于自然的统计描述，因此，如果它的统计预测不能用一些具有隐变量的现实模型来解释，那么它就是不完整的。然而，有两个强有力的定理反对隐变量理论，表明某些量子特征不能基于两个基本前提来再现，这两个基本前提是经典性，贝尔定理和非上下文性，由于贝尔，科亨和斯派克（BKS）。对贝尔不等式和BKS定理的检验是一个很有意义的问题。贝尔定理已经在许多不同的系统上得到了广泛的实验验证，而量子上下文性，它与非定域性无关，甚至在单个物体中也能表现出来，在实验上要求更高。此外，上下文已被证明发挥关键作用，以提供“魔术”的量子计算，使更广泛的实验验证的潜在系统的量子计算更加严格。在这里，我们报告了一个实验验证的单个原子核自旋1系统在固体环境条件下的量子上下文。这样一个三能级系统是不可分割的，因此，在二分系统上进行的实验中存在的兼容性漏洞被关闭。我们的实验结果证实了量子上下文不能用非局域纠缠来解释，揭示了室温下一个具体的自然原子固态系统的内在自旋自由度中除了局域性/非局域性之外的基本量子性。
2016-02-08 quant-ph
A computational test of quantum contextuality, and even simpler proofs of quantumness
本研究受单设备量子优势经典检验启发，通过密码学强制时间分离，将任意互文性博弈编译为单量子设备的计算型互文性检验，并设计了更简单的量子性证明。
2024-10-28 cs.CR quant-ph
