On causally asymmetric versions of Occam's Razor and their relation to thermodynamics
在现实生活中的统计数据中，给定原因的结果的条件概率似乎比给定原因的结果的条件概率更简单和更平滑。我们最近提出并测试了使用该原则的形式化进行机器学习中因果推理的方法。在这里，我们试图提供一些理论依据的因果推理方法的基础上这样一个“因果不对称”的解释奥卡姆剃刀。为此，我们讨论玩具模型的因果关系，从经典和量子物理学以及计算机科学的背景下，复杂性的各个方面。我们认为，这种不对称的统计因果关系之间的依赖关系有一个热力学的起源。基本的联系是环境提供独立的背景噪声的趋势，这些背景噪声是由最初与所考虑的系统不相关的物理系统实现的，而不是最终不相关的。这种联系延伸了有关赖兴巴赫的共同原因原则的文献中的思想，以第二定律。
2009-01-30 cond-mat.other cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum simulation of indefinite causal order induced quantum refrigeration
在经典世界中，物理事件总是以固定的因果顺序发生。然而，最近发现，量子力学允许事件以不确定的因果顺序（ICO）发生。在这项研究中，我们使用光量子开关的实验研究ICO在热力学任务中的应用。具体来说，我们模拟了工作系统与ICO中两个相同的热库相互作用，观察量子热提取，即使它们处于热平衡，传统的热接触无法获得热提取。使用这样的过程，我们模拟ICO制冷循环，并调查其性质。我们还表明，通过多次通过ICO通道，每个循环可以提取更多的热量，从而获得更高的制冷性能。我们的结果表明，因果不可分离性可以是一个强大的资源，量子热力学任务。
2022-02-21 quant-ph
Quantum causality and the arrows of time and thermodynamics
在对基本相互作用的理解中，时间之箭的起源被认为是有问题的。但是，量子场论有一个因果关系的箭头，它告诉我们哪个时间方向是过去的光锥，哪个是未来。这个方向与量化过程中使用的约定有关。不同的可能因果方向有相关的物理学-在这个意义上，它们在时间反演下是协变的。然而，对于一组给定的约定，只有一个因果方向出现。这个因果箭头告诉我们散射反应进行的方向。散射的时间方向反过来告诉我们熵增加的时间方向--所谓的热力学箭头。在大多数关于时间之箭的讨论中，这种联系都被忽视了。
2020-10-13 gr-qc hep-ph hep-th
Cyclic Quantum Causal Models
因果推理是科学的基础，然而量子理论却对它提出了挑战，违反贝尔不等式的量子关联在经典因果模型的框架内无法得到令人满意的因果解释。更重要的是，一个包含量子系统和引力的理论预计将允许因果不可分离的过程，其特征是以不确定的因果顺序进行操作，而无视事件是因果有序的。第一个挑战已经通过最近开发的内在量子因果模型得到解决，允许量子过程的因果解释-只要它们承认一个确定的因果顺序，即具有非循环因果结构。这项工作解决因果不可分离的过程，并提供了一个因果的角度来看，他们通过扩展量子因果模型循环因果结构。在其他应用的方法，它表明，所有酉可扩展的二分过程是因果可分的，并为酉过程，因果不可分性和循环的因果结构是等价的。
2021-03-04 quant-ph
Optimal Thermalization under Indefinite Causal Order with Identical and Asymmetric Baths
Indian Institute of Technology Jammu（詹穆印度理工学院）
本文研究在量子SWITCH控制下，两能级系统与两个热浴相互作用的热化过程，推导有效逆温度的闭式表达式，并分析控制量子比特的相干性对加热或冷却效果的影响。
2026-05-22 quant-ph
Experiments on quantum causality
量子因果性通过允许通道和操作以不确定的因果顺序起作用，扩展了固定因果结构的传统概念。这种不确定的因果顺序的重要性范围从基础-例如对量子引力理论-到应用-例如在通信和计算方面的优势。在这篇评论中，我们将通过不确定因果顺序的基本理论，并专注于实验，依赖于一个物理上可实现的不确定因果顺序的过程-量子开关。
2020-09-01 quant-ph
The Explanation of Entanglement in Quantum Mechanics
该研究提出量子力学是类似热力学的唯象理论而非因果理论，重新阐释玻恩规则与薛定谔演化的性质，以此为纠缠等非定域现象提供简单的唯象解释，且不影响量子力学的计算预测与实证有效性。
2023-04-28 quant-ph
Quantum causal modelling
因果建模提供了一套强大的工具，用于从观察到的相关性中识别因果结构。众所周知，这样的技术在量子系统中是失败的，除非引入“幽灵般的”隐藏机制。人们是否能够建立一个真正的量子框架来发现因果结构仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们介绍了一个新的框架，量子因果建模，允许因果结构的发现。我们定义了经典因果建模技术的许多核心特征的量子类似物，包括因果马尔可夫条件和忠诚度。基于过程矩阵的形式主义，这个框架自然延伸到广义结构与不确定的因果顺序。
2016-06-27 quant-ph
A quantum causal discovery algorithm
为一组经典变量找到一个因果模型现在已经是一个很好的任务了-但是量子等价物呢？甚至量子因果模型的概念也是有争议的。在这里，我们提出了一个因果发现算法的量子系统。该算法的输入是描述量子事件之间的相关性的过程矩阵。它的输出由关于基础因果模型的不同层次的信息组成。我们的算法确定是否是因果顺序的过程中，通过分组的事件成因果顺序的非信令集。它检测是否所有相关的共同原因都包含在我们标记为马尔可夫的过程中，或者如果某些因果关系是通过某些外部记忆介导的。对于马尔可夫过程，它输出一个因果模型，即因果关系和相应的机制，表示为量子态和通道。我们的算法为量子因果发现提供了更一般的方法的第一步。
2018-04-19 quant-ph
Quantifying Causality in Quantum and General Models
在纠缠的研究中，确定一个态是否纠缠和量化一个态中包含的纠缠量是两个相互联系但又不同的问题。同样，在因果关系研究中，找出与模型相容的因果结构和量化因果强度是相关但不同的问题。近年来，对第一个问题的研究较多，而对第二个问题的研究较少。在本文中，我们提出了所有合理的因果关系的定量测量要遵守的公理。这些公理适用于具有或不具有明确因果结构的广泛的操作概率理论家族。对于量子模型，我们详细研究了基于单次量子容量的因果测度。这些措施被用来定义量子信号和量子因果关系的措施，以量化量子因果关系的概念。
2018-01-19 quant-ph
Detection loophole in quantum causality and its countermeasures
量子因果关系违反了经典的因果直觉，是一种独特的量子特征，不同于其他量子现象，如纠缠和量子非定域性。为了避免量子因果关系中的检测漏洞，我们开始研究观察量子因果关系的检测效率要求。我们首先表明，以前的经典因果不等式需要检测效率至少95.97%（89.44%），以显示违反量子（非信号）相关性。接下来，我们推导出一个经典的因果不等式I_{222}，并表明它需要较低的检测效率被违反，92.39%的量子相关和81.65%的非信号相关，从而大大降低了检测的要求。然后，我们将这个因果不等式推广到多个测量设置的情况下，并分析了相应的检测效率。在此之后，我们表明，以前的量子因果不等式需要检测效率至少94.29%，违反非信号相关性。随后，我们推导出一个量子因果约束J_{222}，有一个较低的检测效率要求为91.02%的违规与非信号相关性。我们的工作铺平了道路的量子因果关系的实验演示，并表明因果不等式显着不同于贝尔不等式的检测效率的要求。
2021-07-20 quant-ph
Quantum mechanical retrocausation? Call for nonlocal causal models!
提出了一种新的可能版本的多同时因果关系，并进一步讨论了真实的实验，使我们能够在这种观点和量子力学追溯因果关系之间做出决定。强调了测试量子力学对尽可能多的非局部因果模型的兴趣。
1998-02-12 quant-ph
Causal order as a resource for quantum communication
在沟通理论中，通常假设相关各方按照固定的因果顺序执行行动。然而，实际的和根本的原因可能导致因果顺序的不确定性。在这里，我们表明，在因果顺序的最大不确定性禁止渐近量子通信，同时仍然使经典信息的噪声传输。因此，因果秩序，就像共享纠缠一样，是一种额外的交流资源。结果是制定在一个渐进的设置过程中没有固定的因果顺序，这为一般的量子因果结构的量子信息理论的基础。
2019-01-26 quant-ph
Quantum theory cannot violate a causal inequality
在量子理论中，我们可以创造不同因果顺序事件的叠加，并观察它们之间的干涉。这就提出了一个问题，即量子理论是否能够产生任何经典因果模型都无法复制的结果，从而违反因果不等式。这将是贝尔不等式违反的时间模拟，它证明了没有局部隐变量模型可以复制量子结果。然而，与非定域性的情况下，我们表明，量子实验\emph{can}模拟的经典因果模型，因此不能违反因果不等式。
2021-10-05 quant-ph
Reassessing the advantage of indefinite causal orders for quantum metrology
本研究提出一个基于量子Fisher信息的公平比较框架，重新评估了非定域因果序在量子计量学中的优势，发现具有因果序量子控制的量子电路在多项任务中严格优于定域因果序策略。
2024-05-01 quant-ph
Quantifying Causal Influence in Quantum Mechanics
我们将Pearl的因果影响的定义扩展到量子域，其中两个量子系统$A$，$B$与有限维希尔伯特空间嵌入在一个共同的环境$C$中，并与联合酉$U$一起传播.对于$C$的有限维Hilbert空间，我们找到了$U$上$A$对$B$有因果影响的充要条件，反之亦然.我们引入了一个易于计算的因果影响的措施，并使用它来研究因果影响的不同量子门，它的相互性，和量子叠加的不同因果顺序。对于两个二能级原子与热浴电磁波的偶极相互作用，因果影响的时空依赖性几乎完美地再现了量子纠缠的时空依赖性。
2022-04-04 quant-ph
Quantum superpositions of causal orders as an operational resource
因果不可分离性是指事件发生在不同因果顺序的连贯叠加中的过程。这些可能是实验违反因果不等式的关键资源，最近已被确定为具体的信息理论任务的资源。在这里，我们向前迈出了一步，推导出一个完整的操作框架因果不可分离性作为一种资源。我们的第一个贡献是因果序的量子控制的正式定义，因果不可分离性的一种更强的形式（著名的量子开关作为最著名的例子），其中目标系统的事件的因果序由控制系统相干控制。然后，我们建立了一个资源理论-通用因果不可分离性和因果顺序的量子控制-与物理动机类的自由操作，基于过程矩阵级联。我们提出的框架明确的心态与控制寄存器。然而，我们的机制是通用的，也适用于单独使用目标寄存器的情况。此外，一个重要的子类，我们的操作不仅是免费的因果不可分离性和量子控制的因果顺序，但也保留了因果过程的因果结构。因此，作为一个内置特征，我们的处理也包含量子因果网络资源理论的基础。作为应用，首先，我们建立了纯过程自由可兑换的充分条件。这强加了一个因果顺序的量子控制层次，量子开关位于顶部。其次，我们证明了因果不可分蒸馏的存在，即我们展示了如何将具有任意小因果不可分性的过程的多个副本转换为量子开关的更少副本。我们的研究结果揭示了概念上新的，意想不到的现象，具有根本和实际意义。
2019-03-14 quant-ph
Semi-Device-Independent Certification of Causal Nonseparability with Trusted Quantum Inputs
虽然量子理论的标准表述假设了一个固定的背景因果结构，但人们可以在所谓的过程矩阵框架内放松这一假设。值得注意的是，有些过程，被称为因果不可分离的，是不符合一个明确的因果顺序。我们探索了一种形式的因果不可分离性的认证在一个半设备独立的情况下，有关各方收到可信的量子输入，但其操作，否则uncharacterized。定义因果不可分的分布测量的概念，我们表明，某些因果不可分的过程，不能违反任何因果不等式，包括量子开关的典型例子，可以产生非因果相关在这样的情况下。此外，通过对不可信操作施加一些进一步的自然结构，我们证明了所有的二分因果不可分过程矩阵都可以用可信量子输入进行认证。
2022-08-26 quant-ph
A causal derivation of the algebraic approach to quantum systems
针对量子系统代数表示假设面临的反例难题，提出基于幺正动力学因果结构的量子系统因果观点，推导证明其对应唯一von Neumann代数，拓展定义经典量子系统并对应交换von Neumann代数，完成代数方法的因果推导。
2025-08-01 quant-ph
Efficient Distinction between Quantum Direct and Common Causes and its Experimental Verification
识别两个统计相关事件之间的因果结构已经在许多科学领域得到了广泛的研究。虽然一些研究得很好的经典方法被仔细地推广到某些情况下的量子因果推理，但仍然缺乏一种有效和高效的方法来检测更一般的量子因果结构。在这里，我们引入了一个名为“因果决定子”的量来有效地识别两个量子系统之间的量子因果结构，并通过实验验证了该方法的有效性。根据因果行列式，任意幺正算符所加的量子直接因可以与量子公共因完美区分，在量子公共因中两个量子系统共享一个联合的量子态。此外，因果决定因素有能力区分更一般的因果结构，并预测其参数的范围。我们的方法检测更一般的量子因果结构的能力可以为量子因果推理领域带来新的启发。
2022-03-05 quant-ph
Perfect discrimination of no-signalling channels via quantum superposition of causal structures
在Alice和Bob的实验室中，一个转换量子系统的无信号通道与两种不同的因果结构兼容：（A < B）Alice的输出因果地先于Bob的输入，（B< A）Bob的输出因果地先于Alice的输入。我表明，在这两个因果结构的电路工作的量子叠加，使无信号通道，不能完全区分任何普通电路之间的完美的歧视。
2012-11-27 quant-ph
Quantum causal models via QBism: the short version
本文是对同伴论文“通过量子贝叶斯主义的量子因果模型”[arXiv：1806.00895]中提出的主要思想的简要总结。我提出了一个量子因果模型的定义，最小的背景和理由，只专注于其基本的物理性质。数学结构和定义作为附录提供。我讨论了可能的物理意义的事实，该模型是对称的因果反演。
2018-07-10 quant-ph
Quantum Causal Models
众所周知，因果模型的经典框架不够一般，不足以允许对量子系统进行因果推理。虽然该框架已经以各种不同的方式推广到量子情况，但这项工作的大部分都没有确定因果概念是否是量子理论的基础，或者只在经典设备和测量结果的新兴水平上找到应用。在这里，我们提出了一个量子因果模型的框架，因果关系的定义内在的量子理论，和研究的中心对象是量子过程本身。继艾伦等人之后，Phys. Rev. X 7，031021（2017），该方法根据酉进化定义了量子因果关系，其方式类似于经典因果模型的方法，该方法假设潜在的决定论并将因果关系置于变量之间的函数依赖关系中。我们表明，任何单一的量子线路有一个因果结构对应于一个有向非循环图，当边缘化本地噪声源，所产生的量子过程满足马尔可夫条件的图形。我们也证明了这个声明的逆。我们引入一个内在的量子概念，发挥了类似于经典变量的条件独立性的作用，并（推广的经典框架的中心定理）表明，d-分离是健全的和完整的量子情况下。我们提出了经典的做演算的三个规则的概括，在每种情况下有关的因果结构的一个属性的量子过程的一个正式的属性，和一个关于干预的结果的操作语句。此外，我们介绍并得出类似的结果，经典的分裂节点的因果模型，这是更密切类似于量子因果模型比经典的因果模型，通常被研究。
2020-11-20 quant-ph
Maximum and minimum causal effects of physical processes
引入最大和最小因果效应测度量化量子过程的因果强度，证明其满足对偶与单配性关系，并应用于检测信道容量和保证量子信息可恢复性。
2025-04-30 quant-ph
Quantum causal correlations and non-Markovianity of quantum evolution
基于伪密度矩阵（PDM）理论，提出了一种基于因果性测度的量子信道的非马尔可夫性测度，该测度是因果（时间）相关性的单调性，它平等地对待空间和时间中的量子相关性.使用众所周知的阻尼Jaynes-Cummings模型的两个层次的系统相互作用的玻色子水库在零温度作为一个例子，它示出了故障的单调性的因果关系的措施是与复苏的时间（因果）相关性，因此与负的衰减率。并与其它著名的非马尔可夫测度作了比较。
2020-11-05 quant-ph
Expressibility, entangling power and quantum average causal effect for causally indefinite circuits
本文研究了确定与不确定因果顺序参数化量子线路的性能，发现不确定线路在保持纠缠生成水平的同时具有可表达性优势，且量子平均因果效应与纠缠能力之间存在相关性。
2025-04-26 quant-ph
Quantum Causal Networks
因果关系的干预理论将一种关系定义为因果关系，如果适当指定的干预措施来操纵一个假定的原因，往往会导致假定的结果发生变化。干预因果理论通常通过使用有向图来表示因果关系，局部概率模型来量化因果关系，以及一种特殊的条件运算符来表示干预的效果。这样一个正式的模型表示一个家庭的联合概率分布，一个为每个允许的干预政策。本文将量子理论的冯·诺依曼形式化解释为因果关系的干涉主义理论，描述了它与人工智能文献中流行的干涉主义理论的关系，并提出了一个新的图形模型家族，将因果贝叶斯网络扩展到量子系统。
2007-10-05 quant-ph
All causally separable quantum processes are quantum circuits with classical control of causal order
Centre for Quantum Information and Communication (QuIC), École Polytechnique de Bruxelles, C.P. 165, Université libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；Univ. Grenoble Alpes, Inria（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
本文通过相干隐形传态技术证明因果可分性充分条件亦为必要条件，完整刻画多部分因果可分性，并表明所有因果可分离过程可实现为经典控制因果顺序的量子电路。
2026-09-18 quant-ph
Quantum chicken-egg dilemmas: Delayed-choice causal order and the reality of causal non-separability
最近的框架描述量子力学在缺乏一个整体的因果顺序承认因果不确定的过程的存在，它是不可能的因果顺序的事件A和B。这些框架甚至允许违反所谓的因果不等式的过程，这类似于贝尔不等式。然而，在一般情况下，这些奇异过程的物理性仍在辩论中，使人们对其基础相关性产生疑问。虽然已知因果不确定的过程可以通过量子线路以及附加的条件事件C来概率地实现，但是迄今为止对这种实现方案的本体论意义的具体见解是有限的。在这里，我们表明，因果关系不确定的过程可以实现与计划，其中C只作为一个经典的标志预示着因果关系不确定的过程实现。然后，我们表明，有过程中，任何纯粹的条件测量C导致一个因果不定的过程A和B，从而建立因果不确定性作为一个独立的基础数量。最后，我们证明，量子力学允许的现象，C可以确定性地决定是否A之前B或反之亦然，没有信号。这类似于惠勒著名的延迟选择实验，该实验在量子力学中建立了确定的因果顺序作为工具- \textit{dependent}属性。
2021-05-10 quant-ph
Causal influence versus signalling for interacting quantum channels
本文研究相互作用量子信道中因果影响与信号传递的关系，通过Cnot门计算证明两者不匹配，并给出酉信道的连续性定理：小因果影响等价于小信号传递。
2024-02-20 quant-ph
Indefinite Causal Order in a Quantum Switch
在量子力学中，事件的发生没有确定的因果顺序：在实践中，这可以通过测量因果见证来验证，就像纠缠见证验证纠缠一样。在量子开关中可以观察到不确定的因果顺序，其中两个操作以两个可能顺序的量子叠加方式进行。在这里，我们实现了一个光子量子开关，其中偏振相干控制两个操作的顺序，$\hat{A}$和$\hat{B}$，对光子的横向空间模式。我们的设置避免了早期实现的局限性：操作不能通过空间或时间位置来区分。我们证明了我们的量子开关没有明确的因果顺序，通过构建一个因果见证和测量其值是18个标准偏差超出了确定的顺序界限。
2018-11-02 quant-ph
Quantum superluminal communication does not result in the causal loop
我们证明了基于量子非定域影响的量子超光速通信如果存在的话，不会导致因果循环，这一结论本质上是由量子非定域影响本身的特殊性决定的，根据这种特殊性，必然存在一个优选的Lorentz框架来一致地描述量子非定域过程.
1999-07-08 quant-ph
Statistical Separability and the Consistency between Quantum Theory, Relativity and the Causality
我们证明了非定域性和统计特性使得世界在统计上是可分的。超光速信号传输是不可能的。因此，量子理论与相对性和因果性是一致的。
2005-12-19 quant-ph
Quantum superpositions of "common-cause" and "direct-cause" causal structures
对于一般因果关系的约束，无论是经典的还是量子的，我们仍然知之甚少。作为探索这个问题的一个步骤，我们考虑了两个事件之间的“直接原因”和“共同原因”关系的一致控制叠加。我们提出了一个涉及质量和广义相对论时间膨胀的空间叠加的实现。最后，我们开发了一种计算效率高的方法来区分这种真正的量子因果结构的因果结构的经典（不相干）的混合物，并展示了如何设计实验验证的因果结构的非经典性。
2018-01-10 quant-ph
A time-reversible quantum causal model
因果建模的现代方法使干预措施发挥了核心作用，这需要观察者的积极投入，并引入了明确的"因果时间箭头"。因果模型通常采用一种机械解释，根据这种解释，因果箭头的方向是所研究过程的固有方向。在这里，我们调查是否因果箭头的方向可能是一个观察者的贡献，而不是一个内在的属性的过程。在arXiv：1806.00895中开发的因果建模的反事实和非机械解释中工作，我们提出了一个“量子观测方案”的定义，我们认为它表征了因果模型的非线性不变性质。通过限制到保持最大混合态（无偏态）的量子过程，我们发现统计在时间顺序的反转下是对称的。因此，由此产生的模型可以容纳因果箭头是依赖于时间的想法，指出了一条协调因果箭头与时间对称物理定律的路线。
2019-08-21 quant-ph
Tsirelson bounds for quantum correlations with indefinite causal order
本文针对确定因果不等式最大量子违反这一开放问题，提出约束任意因果不等式违反的通用方法，建立关联限制并为一类因果不等式确定类Tsirelson界，推动相关物理原理探索。
2025-03-04 quant-ph
Discrimination Between Quantum Common Causes and Quantum Causality
在经典案例中，赖兴巴赫原理意味着区分共同原因和因果关系是无原则的，因为区分的结果基本上取决于可能的条件变量的选择。对于一些典型的量子情形，K.Reid的$et$ $al$ . \href{https://www.nature.com/articles/nphys3266}{[Nat. Phys. 11, 414 (2015)]}提出了一种统计量$C$，它可以有效地区分两个量子随机变量（即，量子位），并且其仅使用关于这两个变量的测量信息。在本文中，我们形式化的一般量子公共原因和一般量子因果关系。在形式表示的基础上，我们进一步研究了它们在一般量子情形下通过统计量$C$的判定性。我们证明了：（i）如果两个量子比特之间的关系是量子因果关系，则为$C \in \left[ { - 1,\frac{1}{27}} \right]$;（ii）如果两个量子比特之间的关系是量子因果关系，则为$C \in \left[ { - \frac{1}{27},1} \right]$;（iii）几何图像可以阐明量子因果关系和量子共因的概率混合的几何解释。这个几何图形也提供了一个基本的启发，以开发更完整的方法来区分对应于$C \in \left[ { - \frac{1}{27},\frac{1}{27}} \right]$的情况。结果表明，量子共因和量子因果关系可以在相当大的范围内得到区分。
2018-06-27 quant-ph
Quantum interpretations, causality and quantum computation
NIT Patna（印度理工学院巴特那分校）；PPISR（普里独立研究所）
本文研究量子诠释对贝尔非局域相关性因果解释的影响，发现实在论诠释要求经典因果模型并需要精细调节以避免超光速信号，而主观诠释则蕴含非经典因果模型，并探讨了对单向量子计算和基于计算的贝尔非局域性的意义。
2026-05-23 quant-ph
Quantum mechanical 'Backward in Time'? Comments, Answers, and the Causal Indistinguishability Condition
我们讨论了quant-ph/9801061的一些评论，并建议引入“因果不可解释性”的概念。量子力学和非定域因果关系之间的不相容似乎是不可避免的：通过实验来支持量子力学意味着要与时间上的影响一起生活，就像我们现在生活在比光速更快的影响中一样。
1998-05-07 quant-ph
Are Local Causal Models of Quantum Theory Feasible at All?
本文根据量子理论（包括量子场论（QFT））的现状，分析了这些理论的局域因果模型或局域现实模型在理论上和实践上的可能性。量子物理学家认为著名的贝尔不等式及其在实验中的违反是一个强有力的迹象，表明QT的局部现实或局部因果模型是不可能的，因此量子理论作为一个整体不是局部现实或局部因果理论。基于一个物理理论（如QT）的“形式因果模型”的定义，本文研究了QT具有局部因果模型的可能性。QT领域确定的因果模型的建设是因为在各自的理论状态的缺陷受到阻碍。它表明，可以通过提供一个因果模型的缺陷的去除。而建设一个因果模型的QT，包括QFT，似乎是可行的，消除某些缺陷后，建设一个本地（因果）模型似乎是不可能的。由于局部（因果）模型的QT/QFT的结论是不可能的，如果一个强有力的解释局部性假设，提出了一个局部性模型，其中的非局部性仅限于“量子对象”。
2016-04-13 quant-ph
A Semantics for Counterfactuals in Quantum Causal Models
本文提出量子结构因果模型及溯因—行动—预测反事实语义，区分主动与被动查询，并证明量子模型兼容经典反事实且可表达无因果依赖的反事实依赖。
2024-09-17 quant-ph
Classical and Quantum Causal Interventions
描述因果结构是一种在科学中普遍存在的活动。因果模型是一种代表性的工具，可以用作未来干预的预言，预测一些变量的值将如何响应对其他变量的干预而发生变化。最近的工作已经将这个领域的概念推广到涉及量子系统的情况，从而产生了量子因果结构的新概念。在经典和量子背景下的一个关键概念是干预。干预是识别因果结构所需的受控操作，最终是赋予因果模型经验意义的特征。虽然干预是经典和量子因果模型框架的一个重要特征，但迄今为止还没有讨论过它们的物理基础。在本文中，我们认为干预从物理的角度来看，并表明，在经典和量子的情况下，它们受到热力学的测量和反馈在开放系统中。我们证明，完美的“原子”或“手术”的干预珍珠著名的做演算的特点是物理上是不可能的，这是经典和量子系统的情况。
2018-09-10 quant-ph
Comment on "Revisiting dynamics of quantum causal structures --when can causal order evolve?''
在过去的几年里，人们对具有不确定因果顺序的量子过程的兴趣越来越大。过程矩阵是研究这类过程的一个方便的框架。文献[1]定义了从过程矩阵到过程矩阵的高阶变换，并证明了任何连续的可逆变换都不能改变过程矩阵的因果顺序。参考文献[2]基于一组例子论证说，在某些情况下，一个过程可以随时间改变其因果顺序。参考文献[2]声称高阶变换的形式主义不足以概括它的例子。在这里，我们证明这种说法是不正确的。此外，文[2]中的一个重要例子已在文[1]中得到了明确的考虑，并证明与文[2]的结果是一致的。
2020-09-21 quant-ph
Demonstration of superior communication through thermodynamically free channels in an optical quantum switch
本文在光子平台上利用热力学工具检验了不确定因果顺序的信息增强效应，通过切换热通道模拟量子开关中的热相互作用，发现当考虑控制量子比特时量子开关应被视为资源，并测量信息回流表征了非马尔可夫性质。
2024-06-04 physics.optics quant-ph
Classical communication through quantum causal structures
量子力学允许运算具有不确定的因果顺序。最近有积极的讨论，通过异国情调的因果结构增强沟通策略。鉴于此，通过过程矩阵形式主义，我们制定了不同的经典容量的二分量子过程。我们发现，通过任意过程的单向通信协议不能优于因果可分过程，即，每个量子比特最多只能发送一个比特接下来，我们通过一个因果可分离的过程来研究双向通信。我们的结果表明，双向协议不能超过单向通信协议的限制。最后，我们通过一个确定的有序过程将这个结果推广到多方广播通信协议。
2020-07-09 quant-ph
Witnessing causal nonseparability
我们对物理世界的共同理解深深依赖于这样一种观念，即事件是相对于某个时间参数有序的，过去的事件是未来事件的原因。尽管如此，人们最近发现，在不涉及任何全球时间或因果结构的情况下，也有可能用公式表达量子力学。由此产生的框架包括允许执行任务的新型量子资源-特别是违反因果不等式-这对于根据全局因果顺序排序的事件是不可能的。然而，这种资源的物理实现是未知的。在这里，我们表明，最近展示的量子计算资源-量子开关-是一个真正的例子“不确定的因果顺序”。我们通过引入一种新的工具--因果见证--来做到这一点，它可以检测出任何与确定的因果顺序不相容的量子资源的因果不可分性。然而，我们表明，量子开关并不违反任何因果关系的nequality。
2015-10-22 quant-ph
Maximally Causal Quantum Mechanics
本文介绍了作者和V.Singh最近在TIFR发展的一维和二维因果量子力学。在这个理论中，系统点的位置和动量都有哈密顿演化，使得系统点的系综导致位置和动量的概率密度与普通的量子力学完全一致。
1998-11-18 quant-ph
Repeated interactions and quantum stochastic thermodynamics at strong coupling
将重复相互作用的热力学框架推广到与热浴接触的任意开放量子系统。基于这些发现的理论，然后扩展到任意测量系统上进行。这构成了强耦合量子热力学中直接实验可检验的框架。通过构造，它提供了许多量子随机过程和量子因果模型与一致的热力学解释。该设置可以进一步使用，例如，严格调查非马尔可夫性和非平衡态热力学之间的相互作用。
2019-10-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Causally neutral quantum physics
在解释量子引力效应的基础理论中，时空因果结构被认为是量子不确定的。以往的量子因果结构研究主要集中在有限维系统上。在这里，我们提出了一个代数框架，包括量子场的有限维和无限维系统。由于没有明确的时空因果结构，拉格朗日量子场论可以在具有点识别结构的时空量子叠加上进行研究。
2019-02-15 hep-th quant-ph
Quantum teleportation of quantum causal structures
量子隐形传态是一种非常有用的信息论协议，它允许将未知的任意量子态从一个位置转移到另一个位置，而不必通过中间区域传输量子系统。量子态、量子信道和不定因果结构都是量子因果结构的例子，它们不仅能够实现高级量子信息处理功能，而且还可以在非经典时空中模拟因果结构。在这封信中，我们发展了任意量子因果结构的量子隐形传态，并通过过程矩阵框架形式化。与传送实现因果结构的所有物理自由度不同，其中心思想是传送代理操作的输入和输出。贝尔态测量结果的通信是确定性量子隐形传态所必需的，但对于人们可能希望研究的所有因果结构来说，这是不可能的。为了避免这个问题，我们提出了部分和完全后选择隐形传态协议。我们证明了我们的部分后选择隐形传态协议与所有量子因果结构兼容，包括那些涉及不确定因果顺序的量子因果结构。
2022-03-01 gr-qc quant-ph
Tensor networks for quantum causal histories
在本文中，我们构建了一个量子因果历史的张量网络表示，作为直接表示状态的量子引力通过体张量网络的一步。量子因果历史是因果集合的量子扩展，在这个意义上，因果集合中的每个事件被分配一个量子态的希尔伯特空间，事件之间的局部因果演化由完全正的和保迹的映射来建模。在这里，我们利用完全正的和保迹映射的通道态对偶性将因果演化转化为二体纠缠态。我们构造一个单一的量子因果历史的矩阵产品的状态，通过投影所获得的二分态的事件上的物理状态。在因果序相容的限制条件下，我们还构造了纠缠量子因果历史的二维张量网络态。通过以类似于精确全息映射的方式映射量子因果历史，探索了可能的全息张量网络。构造的量子因果历史的张量网络的例子是在随时间变化的离散化量子系统的非幺正局部时间演化移动，这些非幺正演化移动被证明是必要的，以定义一个散装的因果结构和量子黑洞。最后，我们对所构建的张量网络的局限性进行了评述，并针对其在量子引力中的应用，讨论了进一步研究的方向。
2020-03-03 gr-qc quant-ph
Is There Causation in Fundamental Physics? New Insights from Process Matrices and Quantum Causal Modelling
在这篇文章中，我们开始理解过程矩阵形式主义和量子因果建模方案的重要性，这些方案是关于因果关系在基础物理学中的作用的持续争论。我们认为，过程矩阵程序已经正确地确定了一个概念的“因果顺序”在基础物理学中起着重要的作用，但这个概念是弱于常识的因果关系的概念，因为它不涉及不对称。我们认为，因果顺序起着重要的作用，接地更熟悉的因果现象。然后，我们将这些结论应用于量子基础中的因果建模程序，认为由于无信号量子相关性不能表现出因果顺序，因此不应该使用经典因果模型进行分析。这解决了一个悬而未决的问题，如何解释微调在经典的因果模型的无信号相关性。最后，我们观察到，因果建模的量子泛化可以发挥类似的功能作用，标准的因果推理，但我们强调，这种功能特性并不意味着量子因果模型提供了新的量子过程的解释。
2022-08-04 physics.hist-ph quant-ph
Quantum field theory with indefinite causal structure
经典时空中的量子场论（QFT）揭示了引力系统，特别是黑洞热力学及其信息处理的有趣而又令人困惑的方面。虽然量子引力效应可能与更好地理解这些主题有关，但缺乏一个普遍接受的研究量子引力效应的框架。我们提出了一个研究量子场在量子不定因果结构存在下的理论。这个理论以一种模型独立的方式结合了时空因果结构的量子性质，并揭示了量子时空的普遍特征，这些特征与其微观自由度（弦、环、因果集......）的细节无关。
2018-05-22 gr-qc hep-th quant-ph
Quantum Causal Influence
我们引入一个框架来研究量子多体系统中时间和因果结构的出现。在此过程中，我们考虑编码时空动力学的量子态，并开发信息理论工具来提取假定的时空子系统之间的因果关系。我们的分析揭示了热力学时间箭头的量子概括，并开始探索时空出现中纠缠、混乱和量子纠错的作用。例如，奇异的因果关系可能是由于时空中动态诱导的量子纠错而产生的：过去可能存在一个空间区域，它不会对未来的任何小空间区域产生因果影响，但它会对未来几个小空间区域的联合产生因果影响。我们提供了量子因果影响的例子在哈密顿演化，量子纠错码，量子隐形传态，全息张量网络，最终状态投影模型的黑洞，和许多其他系统。我们发现，量子因果关系的影响提供了一个统一的观点，在这些看似不同的设置时空相关性。此外，我们证明了各种一般结构的结果，并讨论了量子因果影响的时空量子熵的关系。
2019-11-22 hep-th quant-ph
