Information Bleaching, No-Hiding Theorem and Indefinite Causal Order
信息漂白是指从物理系统的初始状态中去除量子信息的任何物理过程。无隐藏定理证明，如果信息从初始系统中丢失，那么它不能保留在二分量子关联中，必须在希尔伯特空间的剩余部分中找到。我们证明了当隐藏映射作用于不确定因果序的输入态时，在关联中隐藏量子信息是可能的。有人可能会问，它是否违反了无隐藏定理？我们分析了这个问题，并认为在扩展的希尔伯特空间，它仍然会尊重无隐藏定理。我们还讨论了如何利用两个隐藏映射的叠加来掩盖量子信息。我们的研究结果可以有有趣的影响，在保持信息的保真度，保持量子相干性和工作提取存在的两个隐藏地图与不确定的因果顺序。此外，我们将隐藏映射应用于半个纠缠对的不定因果顺序的存在下，并表明纠缠不能被保留。最后，我们讨论了即使量子纠缠被破坏，在不确定因果序下的纠缠保真度也是非零的，并且可以接近于1。
2022-06-22 quant-ph
Bell's Theorem and the Causal Arrow of Time
爱因斯坦认为，量子力学（QM）的形式主义需要“幽灵般的距离行动”。事实上，在60年代贝尔表明，预测QM不同意的结果，任何地方的因果关系的描述。接受非定域的描述而保留因果关系会导致与相对论的冲突。此外，时间的因果箭头的定义与时间反演对称性相矛盾。由于这些原因，一些作者（费曼和惠勒，科斯塔德博勒加德，克莱默，价格）主张放弃微观因果关系。在这篇文章中，一个简单但具体的例子，按照这条思路，在一个追溯因果玩具模型的形式，这是随机的，并提供了一个吸引人的描述贝尔讨论的特定量子相关性。其中一个结论是，爱因斯坦的“幽灵行动”可能发生在“过去”，而不是“在距离”，解决了量子力学和相对论之间的紧张关系，并为未来重新制定量子力学开辟了未探索的可能性。
2010-05-06 quant-ph
On Einstein Causality and Time Asymmetry in Quantum Physics
Hegerfeldt的一个定理表明，如果哈密顿量的谱是从下面有界的，那么某些概率的传播速度没有上限。我们证明了一个定理类似于Hegerfeldt的apposes到不对称的时间演化给出的一个半群的运营商。作为应用，我们考虑了因果Poincare半群的不可约表示对相对论性准稳态的刻画，并研究了新定理在这种特殊情况下的意义.
2003-02-07 quant-ph
Relating Wigner's Friend Scenarios to Nonclassical Causal Compatibility, Monogamy Relations, and Fine Tuning
本文将局域友好性不可行定理重新表述为单配性关系和因果相容性不等式，证明即使允许后量子描述或循环因果模型，非经典因果模型若不违背无微调原则就无法解释LF不等式违背，揭示了因果建模框架面临的深层挑战。
2024-09-25 quant-ph
Kolmogorov extension theorem for (quantum) causal modelling and general probabilistic theories
在经典物理学中，柯尔莫哥洛夫扩张定理为随机过程理论奠定了基础。很久以前就知道，这个定理在它的原始形式下在量子力学中是不成立的。更一般地说，它不适用于任何随机过程理论-经典，量子或超越-不只是描述被动观察，但允许主动干预。这些过程构成了跨科学（包括量子领域）因果建模研究的基础。到目前为止，这些框架都缺乏一个概念上的支撑类似于经典随机过程的柯尔莫哥洛夫定理所提供的。我们证明了一个广义的扩展定理，适用于所有的随机过程理论，把它们放在同样坚实的数学基础上，因为他们的经典对应。此外，我们证明了量子因果模型和量子随机过程是等价的。这为描述涉及连续控制的实验提供了正确的框架，这些实验在量子技术的发展中起着至关重要的作用。此外，我们表明，原来的扩展定理如下从广义的正确的限制，并阐明如何全面了解一般的随机过程允许一个明确定义之间的区别是经典的和那些是量子的。
2020-04-09 quant-ph
Aumann's theorem beyond ontology: quantum, postquantum, and indefinite causal order
University of Vienna（维也纳大学）；Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院）；Basic Research Community for Physics e.V.（基础物理社区协会）
本文提出一种不依赖客观状态的阿伦特定理操作版本，适用于量子理论及不定因果顺序场景，探讨其在后量子现象中的有效性，并指出在维尔纳朋友情境中可能存在例外。
2026-03-24 quant-ph
A No-go theorem for device-independent security in relativistic causal theories
安全通信网络的一项关键任务是确定认证加密协议的最低物理要求。一个被广泛接受的候选证明是相对论因果关系的原则，它相当于不允许因果循环。与预期相反，我们展示了相对论因果关系允许的相关性如何被利用来破坏广泛的多方协议（所有现代协议都属于这一类）的安全性。正如我们所展示的，这种戏剧性的缺乏安全性的深层根源在于这样一个事实，即与以前的（量子或无信号）场景不同，新理论“融合”了极端性和环境变量统计独立性的属性。最后，我们发现，安全性的缺乏是伴随着一些优点：新的相关性可以降低通信复杂度比无信令的。作为分析这一优势的工具，我们的特点相对论因果多面体的极值点，在最简单的多方的情况下，超越了无信号的范例。
2020-09-27 quant-ph
Implications of Local Friendliness violation for quantum causality
我们从基本的因果原理出发，提供了Bong等人[Nat.Phys.16，1199（2020）]的局部非线性不去定理的新表述，提供了另一个视角，说明它如何对量子现实提出比Bell定理更严格的限制。特别是，量子因果模型已经被提出作为一种方式，以保持量子力学和相对论因果关系之间的和平共处，同时尊重莱布尼茨的方法论原则。这适用于贝尔定理，但不适用于考虑扩展的维格纳之友场景的局部对称性不通过定理。更激进的概念更新是必要的，我们认为，分裂莱布尼茨的原则，需要扩展相对论的事件本身。
2021-12-10 quant-ph
Classical and Quantum Query Complexity of Boolean Functions under Indefinite Causal Order
本文研究布尔函数在不确定因果顺序下的经典与量子查询复杂度，证明经典广义模型中原有下界仍成立，构造出可通过因果不确定性降低查询复杂度的布尔函数并实现多项式分离，还给出量子查询复杂度可降低的布尔函数。
2025-08-20 quant-ph
Experimental Quantum Switching for Exponentially Superior Quantum Communication Complexity
在量子和经典信息任务之间找到指数分离就像在量子信息研究中挖到金子。这样的优点被认为适用于量子计算，但被证明是量子通信的复杂性。最近，一种名为量子开关的新型量子资源-它创造了事件因果顺序的相干叠加，称为量子因果关系-在理论上已经被利用在一个新的协议中，提供了可证明的指数分离。我们通过实验证明了这样的优势，实现了两方分布式计算的通信方向的叠加。我们的光子演示采用$d$ -维量子系统，qudits，高达$d=2^{13}$维度，并展示了通信复杂性的优势，需要不到$(0.696 \pm 0.006)$倍的任何因果有序协议的通信。这些结果阐明了沟通方向的一致性在实现单向加工任务的指数分离中的关键作用，并为实验探索不确定因果结构高级特征的基础和应用开辟了新的途径。
2019-03-16 quant-ph
Separation theorems and Bell inequalities in algebraic quantum mechanics
本文在代数量子力学框架下梳理系统分离定理，沟通 C*-代数与 W*-代数表述，并将 Raggio 的 Bell 不等式刻画改写为 C*-代数形式。
2023-06-02 quant-ph
Consistency of a Causal Theory of Radiative Reaction with the Optical Theorem
点电子的Abraham-Lorentz-Dirac方程虽然有失控解和对外力的非因果响应，但与光学定理相容。我们表明，辐射反应的理论，允许一个有限的电荷分布不仅是因果关系和免费的失控的解决方案，但也符合光学定理和标准公式的瑞利散射截面。
2011-07-14 hep-th quant-ph
Explaining quantum correlations through evolution of causal models
我们提出了一个框架的系统和定量推广贝尔定理使用因果网络。我们首先考虑多目标优化问题的匹配观测数据，同时最大限度地减少非局部变量的因果影响，并证明了不等式的最佳区域，既加强和推广贝尔定理。为了解决优化问题（而不是简单地限制它），我们开发了一种新的遗传算法作为个人的因果网络。通过将我们的算法应用到光子贝尔实验中，我们证明了一个或多个局部因果关系假设的定量松弛与数据匹配量子相关性的能力之间的权衡。
2017-05-01 quant-ph
Causal signal transmission by quantum fields. IV: The causal Wick theorem
在Schwinger-Perel-Keldysh闭合时间回路形式中，威克定理被写成一种形式，其中收缩的位置被场的线性响应函数所取代。这一结果表明，威克定理提供的物理信息的运营商是在空间和时间的自由场的传播。
2011-07-23 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph
Quantum no-go theorems in causality respecting systems in presence of closed timelike curves: Tweaking the Deutsch condition
我们认为因果关系尊重（CR）量子系统与封闭的类时曲线（CTC），在Deutsch模型。引入了量子信息的突现和消隐概念，证明了在CR量子系统中存在的不可克隆和不可删除在与CTC相互作用的系统中不再成立.我们还发现限制的可能性之间的纠缠的CR系统和CTC，和相同的两个CR系统在CTC的存在下。我们证明了量子信息的隐形传态，即使在其近似的版本，从CR区域到CTC是不允许的。有趣的是，我们发现通过允许输入和输出不相同来调整Deutsch模型，会导致超越经典极限的非平凡近似隐形传态。
2018-03-05 quant-ph
Cyclic functional causal models beyond unique solvability with a graph separation theorem
本文针对循环函数因果模型缺乏唯一概率分配和适用分离定理的问题，提出适用于所有一致有限基数循环fCMs的概率规则，并引入p-分离定理，证明其可靠完备且可退化为DAGs的d-分离定理。
2025-02-07 math.ST quant-ph stat.ML
A unifying framework for relaxations of the causal assumptions in Bell's theorem
贝尔定理表明，量子力学相关性可以违反某些实验的因果结构对任何经典解释的约束。因此，很自然地要问，因果假设（例如局部性或测量独立性）必须放宽到什么程度，才能对这种实验进行经典描述。在这里，我们开发了一个概念和计算框架来处理这个问题。我们采用贝叶斯网络的语言，系统地构建替代因果结构，并使用源于因果关系的数学理论的定量测量约束松弛的程度。主要的技术见解是，由此产生的问题往往可以表示为计算上易处理的线性规划。我们证明了框架的多功能性，通过将其应用到各种场景，从放松的测量独立性，局部性和双局部性假设，到一个新的因果解释CHSH不平等侵犯。
2014-11-17 quant-ph stat.ML
Quantum Channel Stein Theorem beyond Definite Causal Order
QudeLeap Research, Shanghai 200030, China（科跃研究）；Thrust of Artificial Intelligence, Information Hub,The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou), Guangzhou 511453, China（香港科技大学（广州）人工智能 thrust 信息枢纽）
本文证明对于有限维无记忆量子信道，并行、自适应和一般测试策略在任意固定一类错误容忍度下达到相同的斯坦指数，即正则化信道相对熵，表明自适应无渐近优势，并推导了一般测试者的精确强逆指数。
2026-09-25 quant-ph
Bell's theorem is an exercise in the statistical theory of causality
在这篇短文中，我推导出Bell-CHSH不等式，作为基于图形模型或贝叶斯网的统计因果关系理论中的一个基本结果，它是根据DAG（有向无环图）定义的，表示一些观察到的和未观察到的随机变量之间的直接统计因果影响。我展示了如何时空限制无漏洞贝尔实验，自然经典统计因果关系的考虑，导致贝尔的概念，当地的隐藏变量，并从那里到CHSH不等式。“局部”一词适用于所选择的设置影响观察结果的方式。上下文设置依赖的隐藏变量（被认为是位于测量设备和依赖于测量设置）的情况下自动覆盖，尽管最近声称贝尔的结论可以以这种方式规避。
2023-03-20 quant-ph stat.AP
Causal Networks and Freedom of Choice in Bell's Theorem
贝尔定理通常被理解为量子理论与局部隐变量模型不相容的证明。更一般地说，我们可以把对贝尔不等式的违反看作是证明了用经典因果模型解释量子关联是不可能的。然而，违反贝尔不等式并不排除允许某种程度的测量依赖性的经典模型，也就是说，观察者所做的选择可以与生成待测系统的源相关。在这里，我们表明，测量依赖的水平可以定量上界，如果我们安排在一个网络内的贝尔测试。此外，我们还证明了这些结果可以适应，以获得非线性贝尔不等式的因果网络的一大类，并确定量子可实现的相关性，违反他们。
2021-11-19 quant-ph stat.ML
A no-go theorem for superpositions of causal orders
事件的因果顺序不需要固定：一辆公共汽车是在另一辆公共汽车之前还是之后到达某个车站，可以取决于其他变量，比如交通。因果顺序的相干量子控制也是可能的，并且是几项任务的有用资源。然而，量子控制意味着一个控制系统携带着哪个顺序的信息--如果控制被追踪，事件的顺序仍然是概率混合。两个事件的顺序是否可以是纯粹的叠加，与任何其他系统无关？在这里，我们表明，这是不可能的广泛的一类过程：一个纯粹的叠加的任何一对马尔可夫，酉过程具有相同的局部尺寸和不同的因果顺序是不是一个有效的过程，即它的结果在非正规化的概率时，探测某些操作。这一结果对量子信息处理的新资源和量子引力理论中可能的过程施加了限制。
2022-02-22 gr-qc quant-ph
Comment on Causal Networks and Freedom of Choice in Bell's Theorem
贝尔不等式只有在隐变量不依赖于实验设置时才能导出。隐变量和设置变量的随机独立性被称为：选择自由、自由意志、测量独立或无阴谋。通过将贝尔因果结构嵌入到一个更大的因果网络中，作者正确地证明了，人们可以解释和量化可能违反测量独立性，而不会引起超决定论。他们假设因果决定设置的变量的独立性，并研究它们如何与隐变量相关。使用他们的扩展的因果网络，他们推导出一个上下文概率模型，他们的进一步正确的结果是基于。作者似乎忽略了上下文概率模型可以直接使用概率的概念，并结合正确设置的因变量描述测量仪器。在这些上下文概率模型中，实验者的选择自由并没有受到损害，贝尔检验的结果（包括明显违反爱因斯坦的非信号）可以用局部因果关系的方式来解释。谈论选择自由是误导性的，根源在于对贝叶斯定理的错误理解。我们解释了为什么选择的自由应该被称为noncontextuality和为什么它的违反贝尔测试证实了只有量子可观测的上下文字符。因此，背景性而不是实验者的选择自由是量子信息的重要资源。
2022-03-31 physics.hist-ph quant-ph
Quantum d-separation and quantum belief propagation
本文的目标是推广经典的d-分离和经典的信念传播（BP）到量子领域。经典的d-分离是朱迪亚·珀尔作品中的一个重要组成部分。这对珀尔所说的因果关系的所有三级都至关重要。因此，拥有量子版本的d-分离和BP可能意味着珀尔的大多数贝叶斯网络工作，包括他的因果关系理论，可以直接转换到量子领域。
2020-12-15 cs.AI quant-ph
Causal signal transmission by quantum fields. Electromagnetic interaction of distinguishable devices and the optical equivalence theorem
旋转波近似之外的电磁相互作用的广义相空间技术[L.P.和S.S.，arXiv：1104.3825（2011）]应用于可区分设备的交互。这篇论文是建立在“做量子电动力学，同时思考经典”的概念，这是一个推广的Sudarshan著名的光学等效定理[E.C.G. Sudarshan，Phys. Rev. Lett. 10，277（1963）]到相互作用的电磁场。这个概念允许人们将固有的量子问题简化为半经典问题。
2015-07-30 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Beyond Bell's Theorem II: Scenarios with arbitrary causal structure
最近人们发现，贝尔场景只是研究时空中量子理论非经典特征的有趣设置中的一小部分。我们发现，它是可以谈论的经典相关性，量子相关性和其他类型的相关性的任何有向无环图，这捕捉到各种扩展贝尔的情况下，已被认为是在文献中。从概念的角度来看，我们的方法的主要特点是它的高度统一：虽然源，设置和测量的选择的概念在贝尔场景中扮演所有看似不同的角色，我们的形式主义表明，它们都是相同的“事件”概念的实例。我们的工作也可以被理解为对潜变量因果推理的贡献。除其他外，我们介绍了隐贝叶斯网络作为隐马尔可夫模型的推广。
2015-08-10 quant-ph stat.ML
Causal Trade-Offs in Superluminal Extensions of Relativity. A no-go theorem
University of Gdańsk（格但斯克大学）；Univ. Grenoble Alpes, Inria（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家信息与自动化研究所）
本研究通过因果建模证明，允许超光速参考系的理论若要避免超光速信号传递，必须严格限制可及时空区域或依赖参考系选择，且客观不确定性提议并非必要，揭示了此类扩展的因果权衡。
2026-10-02 gr-qc quant-ph
Emergent causal order and time direction: bridging causal models and tensor networks
Institute for Theoretical Physics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）；Université Grenoble Alpes, Inria（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家信息与自动化研究所）
本文通过构建因果模型与张量网络之间的双向映射，揭示了因果影响的操作意义，并引入了保持信号关系的离散时空旋转，用于分析全息张量网络中的涌现因果结构。
2026-03-05 hep-th quant-ph
Statistics, Causality and Bell's Theorem
贝尔的[物理学1（1964）195-200]定理被普遍认为是建立量子物理学的非定域性。违反贝尔的不平等的实验，如方面，达利巴德和罗杰[物理学。49（1982）1804-1807]提供了真实世界中非定域性的经验证明。本文回顾了贝尔定理的最新研究成果，将其与统计学家所理解的因果关系问题联系起来。本文首先证明了一个强有力的有限样本版本的贝尔不等式，从而也证明了贝尔定理，该定理指出量子理论与三个以前没有争议的物理原理的结合是不相容的，这里指的是局部性，现实主义和自由。局部性是因果关系的方向与时间的方向相匹配的原则，因果影响需要时间才能在空间上传播。现实主义和自由直接与因果关系的统计思维有关：它们分别与反事实推理和随机化有关。贝尔型实验中的实验漏洞与观测研究中的后选择统计问题和随机随机缺失假设有关。通过将统计分析与实际的试验设计适当匹配，而不是对观察到的变量和未观察到的变量之间的独立性做出不可检验的假设，可以避免这些问题。量子兰迪挑战（QRC）的设计方法和统计问题进行了讨论。本文认为，贝尔定理（及其实验证实）应该导致我们放弃的不是定域性，而是实在论。
2015-01-30 physics.hist-ph quant-ph stat.AP
Unsharp Localization and Causality in Relativistic Quantum Theory
从非尖锐定域可观量的存在出发，分析了相对论因果性与定域性之间的矛盾。S. Schlieder是广义的，表明当地的交换性的假设意味着本地化的问题是观察到的在很强的意义上不尖锐。此外，最近推广的一个定理的Lüders被应用到证明，即使在不尖锐的可观测量的情况下，如果他们承认当地的测量，当地交换性是爱因斯坦因果关系的必然结果。这些发现提出了一个问题，是否可以通过本地操作测量本地化可观的。
2013-03-26 math-ph math.MP quant-ph
Quantum Entanglement as Super-Confounding: From Bell's Theorem to Robust Machine Learning
Department of Software Science, Dankook University（Dankook大学软件科学系）
本文将量子纠缠重新解释为因果推断中的“超混杂因素”，提出混杂强度度量与量子DO-演算的电路实现，并在量子机器学习中通过因果特征选择使模型鲁棒性平均绝对提升11.3%，从而连接量子基础与因果AI。
2025-08-26 cs.AI cs.LG quant-ph
The connected wedge theorem and its consequences
在AdS/CFT对应中，体因果结构对边界纠缠有影响。在量子信息科学中，因果结构可以被分布式纠缠所取代，用于信息处理。在这项工作中，我们加深了对这两种说法及其关系的理解，并取得了一些新的成果。中心，我们提出并证明了一个新的定理，$n$ - $n$连接楔定理，它认为$n$输入和$n$输出的位置在边界上的渐近AdS $_{2+1}$时空描述的AdS/CFT。当一组足够强的因果关系存在于这些点之间时，一组$n$关联的边界区域将具有跨区域的任何二分区的N中扩展互信息。这个证明对于满足零曲率条件的经典时空和满足标准曲率条件的半经典时空在三维空间中成立。$n$ -to- $n$连接楔形定理给出了一个精确的例子，说明了体态中的因果连接如何从其边界对偶的大N纠缠特征中出现。它也对量子信息理论产生了影响：它揭示了一种纠缠模式，这种模式足以在特定类别的因果网络中进行信息处理。我们认为这种模式也是必要的，并给出了一个AdS/CFT启发的协议，在这种情况下的信息处理。我们的定理推广了arXiv：1912.05649中证明的$2$到$2$连通楔形定理。我们还纠正了一些错误的证明，特别是一个错误的说法，即现有的证明技术的工作以上三个散装尺寸。
2022-11-03 gr-qc hep-th quant-ph
Quantum rate distortion, reverse Shannon theorems, and source-channel separation
我们推导了经典信息论中两个关键定理的量子对应定理，即率失真定理和信源信道分离定理。率失真定理给出了有损数据压缩的最终限制，并且源-信道分离定理意味着由压缩和信道编码组成的两阶段协议对于在无记忆信道上传输无记忆源是最佳的。尽管它们在经典领域很重要，但在这些领域的量子信息理论研究却少得令人惊讶。本文证明了量子率失真函数是由净化的正则化纠缠给出的。我们还确定了一个单字母表示的纠缠辅助量子率失真函数，我们证明了它作为一个下界的无辅助量子率失真函数。这意味着无辅助的量子速率失真函数是非负的，并且通常不等于源和失真输出之间的相干信息（尽管巴纳姆猜想相干信息在这里是相关的）。此外，我们证明了几个量子源-通道分离定理。其中最强的是在纠缠辅助的设置，其中我们建立了一个必要和充分的条件，通过无记忆量子信道传输无记忆源到给定的失真。
2012-08-19 cs.IT math.IT quant-ph
Ergodic Classical-Quantum Channels: Structure and Coding Theorems
我们考虑遍历因果经典量子信道（cq-信道），另外有一个衰减的输入记忆。在第一部分中，我们研究了遍历cq-信道的一些结构性质，并给出了遍历性的等价条件。第二部分证明了输入记忆衰减的因果遍历cq信道的弱逆编码定理。我们的证明是基于对cq通道引入联合输入输出态的可能性和Shannon-McMillan定理对遍历量子态的应用。在文章的最后一部分，它是如何显示这个结果意味着一类因果遍历量子信道的经典容量的编码定理。
2009-02-16 cs.IT math-ph math.IT
