Entanglement and non-locality of four-qubit connected hypergraph states
研究了连通四比特超图态的纠缠和非定域性。人们从已知的LU轨道得到SLOCC分类。然后，我们考虑Mermin的多项式，并表明，所有的四量子位超图状态表现出非局部行为。最后，我们在IBM Quantum Experience上实现了一些相应的不等式。
2020-10-07 math-ph math.MP quant-ph
Non-locality sharing for a three-qubit system via multilateral sequential measurements
深入讨论了三量子比特系统的多边序贯测量非定域共享问题。与2-qubit系统不同的是，在3-qubit系统中可以观察到$\mathrm{Alice_{1}-Bob_{1}-Charlie_{1}}$和$\mathrm{Alice_{2}-Bob_{2}-Charlie_{2}}$之间的非定域共享，其中两个Mermin-Ardehali-Belinskii-Klyshko（MABK）不等式可以同时被违反.此外，还可以观察到8个MABK不等式同时违反的完全非定域共享。与2量子比特的情况相比，3量子比特系统的非定域共享表现出更多的新特性。
2021-05-20 quant-ph
The Cohomology of Non-Locality and Contextuality
在亚当·勃兰登堡（Adam Brandenburger）之前的一篇论文中，我们使用层理论来分析非定域性和上下文性的结构。此外，在这个公式的基础上，我们表明，非局部性和语境性的现象可以精确地描述为全球部分存在的障碍。我们在目前的工作中的目标是建立在这些结果，并使用层上同调的强大工具来研究非局部性和上下文的结构。我们使用切赫上同调的阿贝尔预层来自支持的概率模型，被视为一个兼容的家庭的分布，为了定义一个上同调障碍的家庭作为一定的上同调类。如果族具有全局截面，则此类将消失。因此，障碍物的非消失为模型是上下文的提供了充分（但不是必要）条件。我们发现，对于一些突出的例子，包括PR盒，GHZ状态，Peres-Mermin幻方，和18矢量配置由于Cabello等人。在四维中给出了Kochen-Specker定理的证明，障碍不会消失，从而产生上下文的上同调证人。
2012-10-02 cs.LO math.CT quant-ph
A generalised framework for non-classicality of states II: Emergence of non locality and entanglement
[S.阿迪卡里等例如，arXiv：1710.04371 [quant-ph]]，通过引入伪投影算子来描述状态的非经典性，其中自然嵌入了量子逻辑和量子概率。在本文中，我们显示，作为第一个实际应用，如何非局域性和纠缠出现两个这样的重要表现。它提供了一个角度补充（i）他们的理解，我们目前（在LHV模型）和（ii）的代数方法。这项工作也使得有可能获得，在一个系统的方式，无限数量的条件，为非经典，为未来的应用。
2019-07-02 quant-ph
Tests of multimode quantum non-locality with homodyne measurements
我们调查违反当地的现实贝尔测试零差测量多模连续变量状态。通过以适当的方式对测量结果进行分组，我们证明了Mermin-Klyshko不等式可以被一个随模式数量呈指数增长的量所违反。此外，量子力学允许的最大破坏可以针对任何数量的模式来实现，尽管需要相当不现实的量子态。有趣的是，这种违反的指数增长甚至对更简单的状态，如多体GHZ状态也是如此。由此产生的好处，使用更多的模式被证明是显着的，在实际的多部贝尔测试通过分析增加的鲁棒性噪声的模式的数量。鉴于零差检测可实现的高效率，因此，我们的研究结果开辟了一条可行的无环孔贝尔测试，是强大的实验缺陷。我们提供了一个明确的三模状态（相干态的叠加）的例子，结果在一个显着的高违反Mermin-Klyshko不等式（约10%）与零差测量。
2008-09-02 quant-ph
Device-independent quantum secret sharing using Mermin-type contextuality
我们提出了一个新的量子秘密共享协议的基础上Mermin型情境的最新进展，它有一定的安全性保证，对后量子无信号攻击。秘密共享协议的一个基本假设是，并非所有参与者都是可信方，并且一些参与者可能相互勾结并与窃听者勾结以破坏机密性。在这种程度上，量子秘密共享引入了一个新的安全层，使窃听检测通过纠缠态和不可交换的可观。然而，如果协议依赖于不受信任的设备来实现，则更彻底的安全分析变得至关重要：例如，不能排除某些参与者可能与设备供应商勾结。在本文中，我们把最近的发展Mermin型上下文工作在一个新的量子秘密共享协议。测量场景所展示的最大上下文性（又名最大非局部性或零局部分数）导致了一些与设备无关的安全保证，可以抵御非信令攻击者-无论是经典的，量子的还是后量子的。
2017-02-15 cs.CR quant-ph
Experimental Three-Particle Quantum Nonlocality under Strict Locality Conditions
量子关联对于我们理解自然至关重要，具有深远的技术和基础影响。这些通常表现为违反贝尔不等式，从局部性和现实主义的假设中得出的界限，经典物理学不可或缺的概念。贝尔不等式的许多测试都研究了相关粒子对;然而，对多粒子量子相关性的巨大兴趣正在推动实验前沿测试系统，而不仅仅是对。到目前为止，所有对贝尔不等式的实验违反都需要补充假设，从而为结果打开了一个或多个漏洞，关闭这些漏洞是量子科学中最重要的挑战之一。在粒子对的实验中，个别的漏洞已经被关闭，最近的一个结果关闭了六离子实验中的检测漏洞。到目前为止，还没有实验能够用三个或更多粒子堵住定域性漏洞。在这里，我们使用光纤和自由空间链路将三光子Greenberger-Horne-Zeilinger纠缠态分布到独立的测量站。测量的相关性构成了测试Mermin的不平等，同时关闭的地方和相关的自由选择的漏洞，由于我们的实验配置和时间。我们测量到Mermin参数为2.77 +/- 0.08，违反了不等式2的范围超过9个标准差，局部性和自由选择漏洞的最小容差分别为264 +/- 28 ns和304 +/- 25 ns。这些结果代表了对量子力学基础和实际多方量子通信协议的最终测试的重大进展。
2013-09-05 quant-ph
Generalised state spaces and non-locality in fault tolerant quantum computing schemes
我们发展广义概念的纠缠和量子计算设备之间的连接，其中可用的测量是有限的，无论是因为它们是嘈杂的和/或因为通过设计，他们只沿着泡利方向。通过考虑限制测量，人们可以（通过考虑对偶正算子）构造不同于通常的量子态空间的单粒子态空间。这导致了一个修改后的纠缠概念，它可能与量子版本非常不同（例如，贝尔态可以变得可分离）。我们使用这种方法来开发经典模拟的替代方法，这些方法与非局域相关性的研究有很强的联系：我们构建了噪声量子计算机，这些计算机允许Clifford集之外的操作，并且可以产生某些形式的多方量子纠缠，但在其他方面是经典的，因为它们可以有效地进行经典模拟，并且不能产生非局域统计。虽然该方法提供了新的制度，可以有效地模拟经典的噪声量子演化，它似乎并没有导致显着减少现有的上限，常见的噪声模型的容错阈值。
2011-01-07 quant-ph
An Entangled Web of Crime: Bell's Theorem as a Short Story
贝尔在1964年首次阐明的非定域性是一个很难向非专业人员和大学生解释的概念。在这里，我们试图通过展示如何使用这种非局部性来解决一个问题，在这个问题中，有人可能会发现自己是一系列正常事件的结果，即使有些不太可能。我们的故事以福尔摩斯之谜的风格讲述，并基于Mermin对Greenberger，Horne和Zeilinger发现的量子非定域性的“矛盾”说明的表述。
2005-04-26 quant-ph
Probabilities and Quantum Reality: Are There Correlata?
由于希尔伯特空间的数学结构，任何将概率引入量子力学的尝试都面临困难，这反映在伯克霍夫和冯·诺依曼的量子逻辑提案中。（一致或退相干）历史解是由它的单一框架规则提供的，这种方法包括传统的（哥本哈根）量子理论作为特例。Mermin的Ithaca解释通过定义不涉及样本空间或事件代数的概率来解决同样的问题（“无相关性”）。但这导致了严重的概念困难，几乎不可避免地将量子理论与人类意识的未解决问题联系起来。使用历史允许一个更清晰的量子描述比可能与密度矩阵，这表明后者提供了一个系综，而不是一个不可约的单系统描述所声称的Mermin。历史方法满足了默明对包括爱因斯坦定域性在内的量子力学的良好解释的前五个要求，但伊萨卡解释似乎难以满足第一个（观察者的独立性）和第三个（描述单个系统）。
2002-09-21 quant-ph
The Abstract Structure of Quantum Algorithms
量子信息结合了物理学和计算机科学的理论。这种综合挑战了这两个领域的基本直觉。在这篇论文中，我们表明，采用一种统一的通用语言的过程理论的基础和实际应用的量子信息的进步。我们的第一组结果分析量子算法的过程理论结构。我们在匕首对称monoidal范畴的傅里叶变换和庞特里亚金对偶的贡献新的建设。然后，我们使用这种设置来研究广义酉神谕，并给出了一个新的量子黑箱算法的识别群同态，解决GROUPHOMID问题。在剩下的部分，我们构建了一个新的模型，量子黑箱算法在非确定性经典计算。我们的第二组结果涉及量子基础。我们完成了Coecke等人开始的工作，明确连接的Mermin非局部性的过程理论与一个简单的代数条件，该理论的相群。这一结果使我们能够提供新的实验测试Mermin非局域性和新的协议，量子秘密共享。在我们的最后一章中，我们利用共享过程理论结构的量子信息和分布式合成语言学。我们提出了一个量子算法改编自Weibe等人。分类句子的意义。过程理论设置的清晰性使我们能够恢复在算法的幼稚应用中丢失的加速比。本论文所使用的主要数学工具是群论（特别是有限群上的傅立叶理论）、么半群范畴理论和范畴代数。
2015-12-26 cs.LO quant-ph
More non-locality in the three-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger state
研究了以可见度0<v<1为参数的噪声三量子比特Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的非局域性质.基于对2x2 x2-设置Mermin不等式的破坏，在参数范围1/2<v<1时，噪声三量子比特GHZ态是非局域的。已经提出了附加设置是否允许降低阈值可见性。在这里，我们报告的贝尔不等式给出一个阈值小于v=1/2。这就排除了局部隐变量模型在v=1/2极限下的可能性。特别是，我们发现的最低阈值可见度为v=0.496057，可通过5x 5x 5设置实现，而在设置数量上最经济的设置对应于3x 3x 4设置。使我们能够获得这些结果的方法，特别是约10000紧贝尔不等式给v<1/2也进行了详细讨论。
2011-08-09 quant-ph
Distribution of Non-Locality On Quantum Random Circuits
本研究探索量子随机电路生成状态中的多体非局域性等资源分布，通过分析不等式违反与门集比较，并在实际量子处理器上建立基于非局域性的基准以评估设备复现理想结果的能力。
2025-11-04 quant-ph
Study of quantum non-locality by CHSH function and its extension in disordered fermions
该研究针对准周期无序费米子多体系统，利用CHSH不等式和MKS多项式分析量子非定域性，发现其可表征相变，全局平均下不等式不破缺但局部存在有限违反概率。
2024-02-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-locality in theories without the no-restriction hypothesis
广义概率论（GPT）框架是研究量子理论物理基础的一种广泛使用的方法。标准的GPT框架假定无限制假设，其中物理理论的状态空间确定测量集。然而，这种假设并不是出于物理动机。在Janotta和Lal [Phys. Rev. A 87，052131（2013）]中，展示了如何放松这一假设，以及如何使用这种方法来描述新的概率理论类别。这涉及到引入一个新的，更一般的，最大联合状态空间的定义，我们称之为广义最大张量积。在这里，我们表明，广义最大张量积恢复标准的最大张量积时，至少有一个系统在一个二分的情况下服从无限制的假设。我们还表明，在一定条件下，放松无限制假设为一个给定的状态空间不允许更强的非局部性，虽然广义最大张量积可能允许新的联合状态。
2014-12-30 quant-ph
Generalised Probabilistic Theories
City University of Hong Kong（香港城市大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
介绍广义概率论（凸框架），以状态锥和测量结果锥定义，涵盖经典与量子概率论、贝尔非局域性、超量子非局域性（盒世界）及离散和连续相空间中的广义哈密顿力学。
2026-07-01 quant-ph
Three-Body Non-Locality in Particle Decays
本研究基于通用四费米子相互作用框架，分析大质量粒子三体衰变产生的三个无质量自旋1/2粒子的非定域关联，通过Mermin不等式等检验隐变量理论违反情况，深化对粒子衰变非定域性的理解。
2025-10-22 hep-ex hep-ph hep-th
Bell-type inequalities for systems of relativistic vector bosons
本文分析了矢量玻色子-反玻色子对系统中各类贝尔型不等式的违反情况，发现Mermin和CGLMP不等式在特定标量态下可被违反且违反程度依赖于粒子相对速度，而广义CHSH不等式则不被违反。
2023-07-25 hep-ph hep-th quant-ph
Generalised Compositional Theories and Diagrammatic Reasoning
本章介绍了在量子信息和量子基础中使用图解语言，或者更准确地说，图解演算。我们在一个特殊的例子中举例说明图解演算的使用，即互补性和非定域性的研究，这是量子理论的两个基本概念，我们将在本章的后面部分探讨它们之间的关系。我们在这里所关心的图解演算不仅仅是一个说明性的工具，而且它既有（i）一个概念性的物理支柱，使它能够作为各种物理理论的基础，又有（ii）一个真正的数学基础，使人们能够将它与标准的数学结构联系起来。
2015-06-11 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
Computation in generalised probabilistic theories
从一个有效的量子算法的存在来看，量子计算很可能在本质上比经典计算更强大。目前，量子计算能力的最佳上限是BQP在AWPP中。这项工作调查的计算能力，是由物理原理的限制。为此，我们在一类比量子理论更一般的操作定义的理论中定义了一个基于电路的计算模型，并问：在上述包含仍然成立的最小物理假设集是什么？我们表明，只给出一个假设的层析局部性（粗略地说，多体状态的特点是当地的测量），有效的计算包含在AWPP。即使没有假设因果关系的基本概念，这种包容性仍然成立（其中的概念大致是，结果的概率不能取决于未来的测量选择）。在Aaronson之后，我们通过允许测量结果的后选择来扩展计算模型。Aaronson证明了相应的量子复杂性类等于PP。仅假设层析局部性，PP中的包含仍然适用于一般理论中的后选择计算。因此，在一个具有后选择的世界中，量子理论是所有一般理论空间中计算的最佳选择。然后，我们考虑，如果相对复杂性的结果可以得到一般理论。如何在一般框架中定义一个合理的神谕概念，并将其简化为量子情况下的标准概念，这一点并不清楚。然而，相对于“经典预言机”来定义计算是可能的。然后，我们发现存在一个经典的预言，相对于任何理论的有效计算满足因果关系假设和层析局部性不包括NP。
2015-09-11 cs.CC quant-ph
Categorical Quantum Dynamics
我们使用强互补性在CQM框架内引入动力学和对称性，我们还将其扩展到无限维可分希尔伯特空间：这些是长期缺失的特征，为丰富的新应用开辟了道路。在这项工作中提出的相干处理也提供了各种新的见解的动力学和对称性的量子系统：例子包括非常简单的特征的可观测的对偶性，连接的强互补性与Weyl正则交换关系，概括的费曼的时钟建设，存在的时间可观和量子时钟的出现。此外，我们表明，强互补性是量子算法和协议的一个关键资源。我们提供了第一个完全图解的，理论独立的量子算法解决隐藏子群问题的正确性证明，并表明，强互补性的特点提供了量子优势。在量子基础中，我们使用强互补性来推导出非局部性与相群结构相关的确切条件，在Mermin型非局部性参数的背景下。我们的非局部性的结果找到进一步的应用量子密码学，在那里我们用它们来定义一个量子经典的秘密共享方案与可证明的设备无关的安全保证。总而言之，我们认为强互补性是量子理论及其应用的一个真正强大和通用的基石，并且应该在未来引起更多的关注。
2017-09-28 math.CT math.QA quant-ph
Bound on Hardy's non-locality from the principle of Information Causality
最近，信息因果关系的不违反原则[Nature 461，1101（2009）]已被提出作为自然的基本属性之一。我们探讨了两个量子比特系统的哈代非定域性定理，在广义概率论的背景下，信息因果关系的不违反原则的限制。应用，信息因果关系违反的充分条件，我们推导出一个上限的最大成功概率的哈代的非定域性参数。我们发现，这里达到的界限是高于量子力学所允许的，但仍然远远低于无信号条件所允许的。我们还研究了Cabello型非定域参数（广义哈代的论点）在这种情况下。
2010-02-06 quant-ph
Response to the comment on "Do Bloch waves interfere with one another ?"
在这里，一个广义的参数显示存在的布洛赫superselection规则，在回应最近的评论索温斯基。根据周期边界条件、局部性和拓扑在系统中所起的作用，本文的结论是站不住脚的。
2022-12-05 quant-ph
Comparing two cohomological obstructions for contextuality, and a generalised construction of quantum advantage with shallow circuits
我们提出了两个结果的主题上的量子上下文和上同调，和非局域性和量子优势浅电路。阿布拉姆斯基等人证明了一系列量子语境性的例子可以通过基于切赫上同调的上同调不变量来检测。然而，这种方法并没有给出一个完整的语境性的共同调表征。奥凯等人引入了一种不同的上下文上同调方法。他们的方法利用了泡利算子的代数结构及其量子泛化，称为外尔算子。我们给出了一个抽象的帐户，这种结构，然后概括他们的方法，以任何例子的上下文与这种结构。我们证明，在这个一般的水平，该方法并没有给出一个更完整的表征的上下文比切赫上同调方法。Bravyi、Gosset和König（BGK）第一次无条件地证明了一类受限制的量子线路比它的经典类似物更强大。结果，为类的电路有界的深度和扇入（浅电路），利用一个特定的家庭的上下文的例子。BGK的量子线路和计算问题是从与著名的GHZ非定域对策相关的一族非定域对策中导出的。我们提出了一个广义的版本，他们的建设。一个系统的方法，采取的例子，上下文和生产无条件的量子优势的结果与浅电路。
2022-12-19 quant-ph
Experimental Demonstration of Quantum Pseudotelepathy
量子伪心灵感应是非定域性的一种强形式。与传统的量子策略在统计上获胜的非局部博弈不同，例如，在Clauser-Horne-Shimony-Holt游戏中，量子伪心灵感应原则上允许量子玩家以概率1。在这项工作中，我们报告了一个忠实的量子伪心灵感应的实验演示，通过玩非本地版本的Mermin-Peres幻方游戏，其中Alice和Bob合作填写一个3 × 3幻方。我们采用超纠缠方案，并准备光子对纠缠在偏振和轨道角动量自由度，这样的实验是在一个资源有效的方式进行。在局部性和公平抽样假设下，我们的结果表明，量子玩家可以同时赢得所有的查询超过任何经典的策略。
2022-08-18 quant-ph
Computation in a general physical setting
广义概率理论框架内的理论的计算能力一直是最近研究的主题。这些研究旨在了解物理原理和计算之间可能存在的联系。此外，将量子理论的计算性质与其他可操作的理论进行比较和对比，可以揭示量子计算的优势和局限性。本文回顾并扩展了其中的一些结果，得出新的界限的计算能力的理论，满足n-本地层析成像，和理论中的状态表示为广义叠加。此外，它还提供了一个改进的猜想版本，即量子计算机可以模拟广义概率理论的某个子类中的任何理论中的计算，最多只需要多项式开销。论文最后描述了这一猜想与委托计算之间的重要关系，类似于量子非定域性与设备无关密码学之间的关系。
2021-08-25 quant-ph
The power of qutrits for non-adaptive measurement-based quantum computing
本研究将非自适应测量型量子计算（NMQC）从量子比特扩展到qutrit，证明量子关联可用最多$3^n-1$个qutrit计算所有三元函数，并给出高效示例及反例，展示了qutrit在NMQC中的优势与局限。
2022-03-23 quant-ph
On the power of non-local boxes
非本地盒是一个具有以下属性的虚拟设备：假设Alice在设备的她的一端输入一个位，Bob也这样做，它会产生两个位，一个位在Alice的一端，另一个位在Bob的一端，这样输出的XOR等于输入的AND。这个盒子的灵感来自于CHSH不等式，最初是由Popescu和Rohrlich提出来研究这个问题的：既然一对最大纠缠的量子比特是非局域的，为什么它不是最大非局域的？我们相信，理解这个盒子的力量将有助于我们深入了解量子力学的非定域性。Cerf、Gisin、Massar和Popescu最近指出，这种假想的装置能够模拟任何单重态测量的相关性。在这里，我们证明了非定域盒实际上可以做更多的事情：通过模拟幻方伪心灵感应游戏和Mermin-GHZ伪心灵感应游戏，我们证明了非定域盒可以模拟量子相关性，而在二分场景中，甚至在多方场景中，纠缠的量子比特对都无法模拟量子相关性。最后，我们证明了一个单一的非局域盒不能模拟所有的量子关联，并提出了一个推广的多方非局域盒。特别是，我们展示了量子相关性，其模拟需要指数数量的非本地盒子，在最大纠缠量子比特对的数量。
2005-11-07 quant-ph
