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
Unified approach to contextuality, non-locality, and temporal correlations
我们强调联合概率分布的存在，作为贝尔型，上下文和Leggett-Garg型测试背后的共同基础假设。然后，我们提出了一个程序来翻译上下文场景到时间Leggett-Garg型和空间Bell型的。为了证明这种方法的一般性，我们构造了一个家庭的空间贝尔型不等式。我们表明，在Leggett-Garg方案的必要条件，上下文的时间是违反一致性条件的一致性历史方法量子力学。
2014-01-21 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
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
Contextuality in Measurement-based Quantum Computation
我们表明，在量子比特系统的自然假设下，基于测量的量子计算（MBQC）以高概率计算非线性布尔函数是上下文的。类的上下文MBQC包括一个例子，这是实际的利益，并具有超多项式加速比最知名的经典算法，即量子算法，解决离散对数问题。
2013-04-27 quant-ph
Quantum contextuality of complementary photon polarizations explored by adaptive input state control
本研究通过调整双光子态的纠缠度与局域偏振的自适应输入态控制方法，实验探究了互补光子偏振的非定域互文关系，揭示了量子互文性基于局域互补性与量子关联间的非平凡权衡。
2023-06-12 quant-ph
Wigner function negativity and contextuality in quantum computation on rebits
我们描述了一个通用的方案，量子计算的状态注入rebit（状态与实密度矩阵）。对于这个方案，我们建立了上下文性和Wigner函数负性作为计算资源，推广了[M.霍华德等人，Nature 510，351- 355（2014）]到两级系统。为此，我们定义了一个适合于$n$ rebits系统的Wigner函数，并证明了相应的离散Hudson定理。我们引入rebit状态的上下文证人，并讨论我们的结果与状态无关的上下文的兼容性。
2015-05-18 quant-ph
Experimental demonstration of the violation of the temporal Peres-Mermin inequality using contextual temporal correlations and noninvasive measurements
本文提出了一种广义量子散射电路，它可以用来进行非侵入性的量子测量，并在NMR量子比特上实现。这种测量是测试时间非上下文不平等的关键要求。我们使用该电路在三量子位NMR量子信息处理器上实验证明了Peres-Mermin不等式（这是Klyachko-Can- Binicioglu-Shumovsky（KCBS）不等式的时间模拟）的违反。此外，我们实验证明了一个转换的贝尔型不等式（空间等价的时间KCBS不等式）的违反，并表明其Tsirelson界是相同的时间KCBS不等式。在时态KCBS场景中，上下文边界严格低于量子时态和非局部边界。
2021-01-06 quant-ph
Cohomological framework for contextual quantum computations
我们描述了一个基于测量的量子计算的上同调框架，其中对称性起着核心作用。其中，关于计算输出的基本信息包含在拓扑不变量中，即两个上同调群的元素。其中一个不变量适用于确定性情况，另一个适用于一般概率情况。同样的不变量也以上下文的形式见证了量子性。结果，它们产生了量子计算的基本代数结构。
2019-12-20 quant-ph
A Contextual $ψ$-Epistemic Model of the $n$-Qubit Stabilizer Formalism
上下文性是非定域性的一种推广，它被认为是提高量子计算速度的一种资源。对于使用奇素数维量子比特的通用量子计算，上下文性已被证明是必要的，也可能是足够的资源。然而，上下文在量子比特量子计算中的作用仍然是开放的。$n$ -量子比特稳定器形式主义本身不能提供量子计算机超多项式计算优势超过经典对应物，是上下文。因此，上下文不能被认为是量子计算的足够资源。但是，它可以被认为是一种必要的资源。在本文中，我们构建了一个上下文$ψ$ -认识本体论模型的$n$ -量子比特稳定剂形式主义，调查的上下文存在的形式主义。我们证明了这样一个模型是可能的结果确定性，因此有一个值分配给所有泡利观测。在我们的模型中，值分配必须在测量任何可观察的稳定器之后更新。值得注意的是，这包括与测量值互换的可观测值的赋值。一个比已知的不去定理所要求的更强的上下文性的表现。
2019-04-08 quant-ph
Analogs of absolutely maximally entangled states in nonlocal correlations via the sheaf-theoretic framework and its applications
Indian Institute of Technology Tirupati（印度理工学院提鲁帕蒂分校）
利用层论框架定义非局域关联的最大性（类比绝对最大纠缠态），构造了绝对最大语境关联（AMCC）及其无限族，并应用于秘密共享和随机性提取。
2026-06-09 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
Proposed test of macroscopic quantum contextuality
我们证明了，对于任何系统的一些水平，可以确定与n量子比特，有一个不等式的三个兼容的二分法测量之间的相关性，必须满足任何非上下文理论，但违反任何量子态。值得注意的是，违反随n呈指数增长，并且每次相关的容许误差也随n增加，表明在复杂系统中，状态无关的量子上下文是实验可观察的。
2010-09-13 quant-ph
An invertible map between Bell non-local and contextuality scenarios
本文构造了贝尔非局域性与情境性场景之间的可逆映射，并借此证明量子情境行为集合的成员资格问题不可判定、无法由有限维量子系统完全实现且非闭集。
2023-12-04 quant-ph
Contextuality as a resource for measurement-based quantum computation beyond qubits
背景性--以经典统计方式描述量子力学的障碍--已经被提出作为推动量子计算的资源。测量为基础的模型提供了一个具体的表现形式的语境作为一种计算资源，如下。如果多量子比特状态上的局部测量可以用于评估仅具有线性控制处理的非线性布尔函数，那么这种计算构成了强上下文性的证明-可能的局部测量结果不能全部被预先分配。然而，这种联系仅限于局部测量系统是量子比特的特殊情况，从上下文的角度来看，量子比特具有不寻常的性质。与高维系统不同，单个量子位不能允许上下文性的证明，而多个量子位可以允许状态独立的上下文性，只有泡利可观测量，这也与高维泛化不同。在这里，我们精确地确定，强非局部性是必要的qudit测量为基础的计算，评估高次多项式函数，只有线性控制。我们引入了局部普适性的概念，它在单量子点测量的约束下可访问的输出函数的空间上设置了一个边界。因此，将物理系统划分为子系统对于提高计算能力起着至关重要的作用。我们的设置的一个突出特点是，量子位和量子点测量为基础的计算的资源是相同的基本性质，避免与量子位上下文相关的病理。
2018-09-25 quant-ph
Noise-robust preparation contextuality shared between any number of observers via unsharp measurements
多个独立地从单个物理系统中获得非经典关联的观察者共享该系统实现量子关联的能力。我们表明，任何数量的独立观察员可以共享准备上下文的结果统计启用状态合奏量子理论。此外，我们表明，即使在任何数量的白噪声的存在下，也存在量子系综，使这种共享的准备上下文。这些发现是通过对光学量子位系综应用顺序非锐化测量来实现的，该系综揭示了三个共享的准备上下文演示。
2021-09-22 quant-ph
Experimental entropic test of state-independent contextuality via single photons
最近，基于非经典关联的信息论距离方法，导出了一个四能级系统所有态的非关联隐变量模型满足而量子力学不满足的不等式.在这项工作中，我们用实验证明了单光子违反这个不等式。我们的实验提供了一种方法，从信息论的角度来研究量子和经典关联之间的区别。
2020-01-06 quant-ph
Contextuality and Quantum Discord
经典系统和量子系统之间的一个决定性差异是测量如何影响它们。在这里，我们比较的方法的上下文和量子不和谐捕获量子关联在特殊类别的两个量子比特状态，表明，虽然非不和谐的状态是非上下文，不和谐的状态并不总是上下文。
2022-08-02 quant-ph
Local realist (but contextual) derivation of the EPR-Bohm correlations
在频率框架下研究了量子力学的概率结构。这种方法可以被解释为量子概率的上下文方法。通过使用相当复杂的频率计算，我们再现了EPR-玻姆关联函数，该函数通常是通过使用希尔伯特空间中的概率演算导出的。我们的EPR-玻姆实验的频率概率模型是一个现实主义的模型-物理观测量被认为是物理系统的客观属性。它也是局部的--在复合系统的一部分上的测量不会干扰该系统的另一部分。然而，我们的结果并不与著名的Bell 'NO-GO'定理相矛盾。贝尔使用传统的（柯尔莫哥洛夫）测量理论方法。我们使用频率方法。在后一种方法中，没有理由假设同时概率分布存在：相应的频率可能会波动，并且不会接近任何确定的极限（贝尔希望将其用作概率）。频率概率推导表明，所考虑的观测量的不相容性在产生EPR玻姆相关中起着至关重要的作用。
2004-07-23 quant-ph
Non-classical Correlations in n-Cycle Setting
我们探讨非经典的相关性在n-循环设置。特别是，我们专注于相关性表现为Kochen-Specker-Klyachko盒（KS盒），涉及n周期非上下文不平等和Popescu-Rohlrich盒（PR盒）的情况。我们提供了标准的最佳经典模拟的KS盒的任意n维。分析了n圈情形下的非上下文不等式，讨论了奇数和偶数n圈情形下量子破坏的条件。我们提供了一个简单的扩展，甚至循环非上下文不等式的连续变量的情况下。此外，我们模拟了一个广义PR盒使用KS盒，并提供了一些有趣的见解。最后，我们讨论了一些可能的有趣的开放问题，为未来的研究。
2018-12-12 quant-ph
Contextuality and The Single-Qubit Stabilizer Formalism
背景性是量子理论的一个基本的非经典性质，最近被证明是在一些领先的量子计算模型中实现量子加速的关键资源。然而，在量子计算的任意模型中，需要哪种形式的上下文性，以及需要多少上下文性来获得加速，仍然不清楚。在本文中，我们表明，上下文和计算优势之间的关系比以前认为的更复杂。我们实现这一点，通过证明广义的上下文是存在的，即使在最简单的量子操作的子集，所谓的单量子比特稳定器理论，它没有提供计算的优势，以前被认为是完全非上下文。然而，单量子比特稳定器理论的上下文性可以被限制在变换中。因此，我们的结果也表明，通常考虑的测量和测量方案（忽略变换）没有完全捕捉到量子理论的上下文。
2018-05-13 quant-ph
The problem of quantum correlations and the totalitarian principle
极权主义原则规定，“任何不被禁止的东西都是强制性的”。量子相关性的问题是解释什么选择了贝尔和科亨-斯佩克（KS）情境场景的量子相关性。在这里，我们表明，两个假设和一个版本的极权主义原则导致量子相关。的假设是，有一个非空的一组相关性的任何KS情境和统计独立的实现任何两个KS实验。极权主义原则的版本说，任何不被这些假设所禁止的相关性都可以产生。本文包含该证明的简短版本[在{ \em Phys. Rev. A} \textbf{100}，032120（2019）中给出]，并探讨了该结果的一些含义。这篇文章是“量子力学及其他领域的上下文和概率”主题的一部分。
2019-09-24 quant-ph
Causation does not explain contextuality
量子力学的实在论解释假定存在独立于用来揭示它们的行为的实在元素。这种观点受到了几个不可行定理的挑战，这些定理表明量子相关性不能用非上下文的本体论模型来解释，在这些模型中，物理性质被假设为在测量行为之前存在并独立于测量行为。然而，所有这样的上下文证明假设一个传统的因果结构的概念，其中因果影响流从过去到未来，根据普通的动力学规律。这就留下了一个问题，即量子力学表面上的上下文性是否仅仅是某种奇异因果结构的特征，在这种结构中，未来可能会影响过去，或者遥远的系统可能会由于非局域约束而相互关联。在这里，我们表明，量子预测需要更深层次形式的上下文：即使允许任意的因果结构，没有模型可以解释量子关联从非上下文的本体论属性的世界，无论是初始状态，动力学定律，或全局约束。
2018-05-14 quant-ph
Efficient contextual ontological model of $n$-qubit stabilizer quantum mechanics
在量子计算中研究上下文性的最著名的工具是n量子比特稳定态表表示。我们提供了一个扩展，不仅描述了量子态，但也是结果确定性。该扩展使值分配指数许多泡利可观的，但仍然是二次的内存和计算复杂性。此外，我们表明，上下文和测量干扰的机制是完全分开的。该模型将有助于研究上下文在$n$ -量子比特量子计算中的作用。
2022-09-21 quant-ph
Probing the limits of correlations in an indivisible quantum system
利用5-可观测KCBS不等式研究了单量子态中的量子关联，该不等式可以说是检验量子力学（QM）的最基本的非关联性不等式.我们在实验中通过有意扫描测量之间的信号传递程度来量化系统学的影响，这使我们能够对所观察到的相关性的非经典性设置现实的界限。我们的结果违反了经典的约束，这个实验高达25个标准差，而在与QM限制。为了测试QM的预测，即上下文分数随着观测值的数量而增加，我们逐渐增加我们的测量的复杂性从5到121个观测值。我们发现强于经典的相关性，在所有准备的情况下，多达101个观测值，超过这些实验的不完善模糊了量子经典的鸿沟。
2018-02-15 quant-ph
Macroscopic non-contextuality as a principle for Almost Quantum Correlations
量子力学只允许贝尔型量子非定域性实验的某些实验结果（或“概率模型”）。从简单的物理学或信息论原理推导出这一集合，将代表我们在理解量子力学方面向前迈出的重要一步，近年来，这个问题已经得到了深入的研究。“宏观定域性”要求在大量试验的限制下恢复定域性，这是文献中讨论的几个原则之一，这些原则对量子概率模型的集合进行了限制。对于更一般的量子情境实验的概率模型，也可以提出类似的问题。在这里，我们使用Acín，Fritz，Leverrier和Sainz的超图方法[Comm. Math. Phys. 334（2），533-628（2015）]将宏观定域性原理扩展到这个更一般的设置，它提供了一个框架，以统一的方式研究非定域性和上下文性现象。我们发现，我们的宏观非上下文原理所允许的概率模型的集合等价于在此形式主义中的一个重要的和先前研究过的集合，该集合略大于量子集合。在贝尔情景的特殊情况下，这个集合等价于“几乎量子”模型的集合，这是特别感兴趣的，因为后者最近被证明满足已经提出的约束量子概率模型的所有原则，除了一个之外，没有被任何一个（甚至是它们的结合）暗示。我们的条件是从一个简单的物理原理对几乎量子集的第一个刻画。
2015-09-21 quant-ph
Contextual Subspace Variational Quantum Eigensolver
我们描述了上下文子空间变分量子本征求解器（CS-VQE），一个混合量子经典算法近似的基态能量的哈密顿量。对基态能量的近似是两个贡献之和。第一个贡献来自一个非上下文近似的哈密顿量，并计算经典。第二个贡献是通过使用变分量子本征求解器（VQE）技术在量子处理器上计算上下文校正来获得的。通常，上下文校正的VQE计算使用比原始问题的VQE计算更少的量子位和测量。改变用于上下文校正的量子位的数量调整近似的质量。我们在小分子的锥形哈密顿量上模拟CS-VQE，发现达到化学精度所需的量子比特数可以减少两倍以上。计算上下文校正所需的项的数量可以减少十倍以上，而不使用其他测量减少方案。这表明CS-VQE是一种很有前途的方法，用于噪声中等规模量子器件的本征值计算。
2021-05-12 quant-ph
When Bertlmann wears no socks. Common causes induced by measurements as an explanation for quantum correlations
本文重访 Bertlmann 的袜子例子，提出由测量过程语境性诱导并在每次联合测量中现实化的共同原因，可解释关联为何能违反 Bell 不等式。
2020-02-21 quant-ph
Vector Generation of Quantum Contextual Sets in Even Dimensional Hilbert Spaces
近年来，量子上下文性被证明是量子计算的动力之源。这一点，再加上最近的多个上下文实验，提示改进的方法产生的上下文集和发现他们的功能。最详细的上下文集，它提供了上下文实验和计算门的蓝图，是Kochen-Specker（KS）集。在本文中，我们展示了一种取代以前方法的矢量生成方法。它是通过算法和程序来实现的，这些算法和程序生成体现Kochen-Specker属性的超图，并且被设计为在超级计算机上进行。我们表明，KS超图的矢量分量生成穷尽了所有可能的矢量，可以从所选择的矢量分量构建，与以前的研究，使用不完整的矢量列表，因此错过了大多数超图。因此，这种统一的方法对于KS集的生成及其在量子计算和量子通信中的实现更加有效。本文还发现了几个新的KS类及其特征，并对它们进行了详细的阐述。讨论了Greechie图。附录A中给出了一个具有复杂坐标化的21-11 KS集合的详细而完整的蓝图，与本文发表的版本中仅给出其少数状态的蓝图形成对比。
2019-05-04 quant-ph
Local finite rate semi device independent randomness expansion from quantum contextuality
Center for Quantum Science and Technology, Indian Institute of Technology, Mandi（印度技术学院曼迪分校量子科学与技术中心）；School of Physical Sciences, Indian Institute of Technology, Mandi（印度技术学院曼迪分校物理科学学院）
该研究提出基于单局域方量子上下文性的半设备无关随机性扩展协议模板，推导其有限统计下的率，可修改近期无漏洞NC不等式实验实现用于安全RE。
2026-10-21 quant-ph
Vector Generation of Contextual Sets
由于量子上下文被证明是通用量子计算的必要资源，我们提出了一个一般的方法来生成超图形式的Kochen-Specker（KS）上下文集的向量。该方法取代所有以前的三种方法：（一）偶然发现的最小KS集，（二）详尽向上超图生成的集，和（三）随机向下生成的集偶然获得的大主集。与以前的作品相比，我们可以生成包含所有可能的KS集的主集，除了一些简单的向量分量之外什么都没有。从它们中，我们可以很容易地产生所有的KS集在过去的半个世纪中获得的任何指定的新KS集。因此，我们可以生成足够大的集合以及具有明确所需特征和结构的集合，以实现量子计算和通信中的各种不同实现。
2019-05-06 quant-ph
Schrödinger's paradox and proofs of nonlocality using only perfect correlations
我们讨论的证明非局部性的基础上推广的埃尔温薛定谔的论点爱因斯坦，波多尔斯基和罗森。这些证明不呼吁以任何方式贝尔的不等式。事实上，这些证明的一个显著特点是，它们可以用来建立非定域性，仅仅是基于适当的鲁棒完美相关性。首先，我们解释薛定谔的论证表明，空间分离系统上的可观测量的测量之间的局部性和完美相关性意味着量子可观测量的非上下文值映射的存在;非上下文意味着对于任何给定的量子系统，可观测量在其测量之前具有特定的值，并且任何“测量该可观测量”的实验都会揭示该值。然后，我们建立了一个非上下文值映射的量子观测{ \it没有调用任何进一步的量子预测}的不可能性。结合薛定谔的论证，这意味着非定域性。最后，我们说明了如何Bohmian力学是兼容的不可能性的非上下文的值映射。
2019-07-30 math-ph math.MP 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
Incompleteness in the Bell Theorem Using Non-contextual Local Realistic Model
在这里，我们考虑贝尔实验的情况下，在每个站点测量n-二分可观的多体状态描述的系统。如果n是2，我们考虑一个两组贝尔实验。如果n是3，我们考虑一个三组贝尔实验。双设置模型是一个明确的本地现实模型的关联函数的值，在一个双设置贝尔实验。三设置模型是一个明确的本地现实模型的关联函数的值，在一个三设置贝尔实验。在非语境情境中，三情境模型和二情境模型没有区别。在这种情况下，我们不能对地方现实主义理论进行分类。这就意味着我们可以从两个设置模型构建三个设置模型。令人惊讶的是，我们可以使用非上下文模型来讨论贝尔定理中的不完全性。另一方面，在情境情景中，存在三情境模式和二情境模式的差异。这就要求我们必须区分三设置模式和两设置模式。在这种情况下，我们可以对地方现实主义理论进行分类。
2020-01-10 physics.gen-ph quant-ph
Generalized Quantum Theory, Contextual Emergence and Non-Hierarchic Alternatives
出现的概念进行了批判性的分析，特别是相对于假设出现的精神属性从神经元的基础。我们认为，所谓的语境涌现是必要的，以避免淘汰还原论。涌现性质的量子特征是可以预期的。因此，像纠缠相关性这样的非因果关系必须被视为现实的完整要素。“可观察的扩展”被提出作为一个上下文替代出现，避免据称基本和紧急属性之间的不对称。
2016-02-19 physics.hist-ph quant-ph
Quantum Contextual Hypergraphs, Operators, Inequalities, and Applications in Higher Dimensions
该研究针对量子情境性现有构造多为低维、表示偏算子化的问题，提出了复杂度不随维度增长的任意维情境超图生成方法，给出32维超图示例，实现情境性精确量化，并探索了其在量子通信与计算中的应用。
2025-01-16 math-ph math.MP quant-ph
