Negative Probabilities and Contextuality
在物理学和心理学中，人们越来越感兴趣的是理解实验观察到的量的上下文性。人们已经提出了不同的方法来处理语境系统，其中一个很有前途的方法是Dzhafarov和Kujala提出的语境缺省。本文的目标是提供一个关于不同方法的教程：负概率。我们这样做的方式，是一致的方式，是默认的语境，并通过检查与此理论的一些简单的例子，在物理学和心理学的语境出现的负概率的整体理论。
2015-11-09 physics.data-an quant-ph
Context-Content Systems of Random Variables: The Contextuality-by-Default Theory
本文提供了一个系统的，但易于理解的介绍语境默认理论。考虑仅限于有限系统的分类随机变量，这使我们能够专注于理论的基础，而不使用全面的测量理论的语言。缺省上下文理论是一种随机变量的理论，通过它们的内容和它们的上下文来识别，因此两个变量具有联合分布当且仅当它们共享上下文。直观地说，随机变量的内容是随机变量测量或响应的实体，而上下文由获得这些测量或响应的条件形成。一个随机变量系统由随机无关的“串”组成，每个“串”是一组共享上下文的联合分布的随机变量。在不同上下文中具有相同内容的变量在束之间形成“连接”。该系统的概率耦合是一组随机变量，通过对随机无关的串施加联合分布而获得。一个系统被认为是非上下文的或上下文的，根据它是否可以耦合，使得强加在其连接上的联合分布具有某种性质（在该理论的当前版本中，“极大性”）。我们提出了一类特殊的随机变量系统，称为循环系统的上下文性准则。我们还介绍了一个一般措施的上下文，利用（准）耦合，其分布可能涉及负数或数字大于1的地方的概率。
2016-05-27 math.PR quant-ph
Replacing Nothing with Something Special: Contextuality-by-Default and Dummy Measurements
语境分析的对象是一组随机变量，每个随机变量都被内容和语境唯一地标记。在测量术语中，内容是随机变量测量的内容，而上下文描述了测量该内容的条件（特别是，与该内容“一起”测量的其他内容集）。取决于上下文共享随机变量的分布是否与施加在内容共享随机变量上的某些分布兼容，这样的随机变量集合被认为是非上下文的或上下文的。在传统的方法中，上下文性要么被限制为仅一致连接的系统（其中任何两个内容共享随机变量具有相同的分布），否则所有不一致连接的系统（不具有此属性）被认为是上下文的。在缺省语境理论中，一个不一致的连接系统可能是也可能不是语境的。对于这种语境性的理解，有几个论点，本说明补充了一个。这与以下事实有关：通常不是每个内容都在每个上下文中被测量，因此存在“空”内容-上下文对。将这些空对中的每一个视为包含虚拟随机变量是方便的，虚拟随机变量不会改变系统中的上下文程度。这些虚拟随机变量是确定性的，以概率1获得单个值。然而，用确定性变量替换不存在的随机变量，只有在允许不一致连接系统的情况下才能进行。关键词：情境性、虚拟测量、不一致连通性、随机变量。
2017-09-02 math.PR quant-ph
The Contextuality-by-Default View of the Sheaf-Theoretic Approach to Contextuality
本文将层论语境性（STC）理论用默认语境性（CbD）理论的语言重新表述，将其扩展至不满足一致连通性的任意系统，并通过引入贝叶斯先验的准概率系统解决了确定性系统中区分缺乏一致连通性与语境性的问题。
2023-04-08 math.LO math.PR quant-ph
Graph Approach to Extended Contextuality
探索图的方法，我们重申的上下文默认框架提供的非上下文的扩展定义。这个扩展的定义避免了无干扰的假设，即只要两个上下文重叠，交集的边缘分布就必须相同。我们展示了如何标准的工具来表征上下文也可以在这个扩展的框架中使用的任何一组测量，此外，我们还提供了几个条件，可以直接在任何上下文实验进行测试。我们的条件减少到传统的noncontextuality，如果无干扰假设得到满足。
2019-02-06 quant-ph
A note on the relation between the Contextual Fraction and CNT2
上下文性（或缺乏上下文性）是随机变量系统的一个属性。在衡量语境性程度的标准中，有两个标准发挥了重要作用。其中，上下文分数（$\text{CNTF}$）是在上下文层理论框架下提出的，并在缺省上下文方法中扩展到任意系统。另一个，表示为$\text{CNT}_{2}$，被提议作为默认上下文方法内的措施之一。在这份说明中，我证明了$\text{CNTF}=2\text{CNT}_{2}$内的一类系统，称为循环，发挥了突出的作用，在上下文研究。
2022-11-04 math.PR 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
Random Variables Recorded under Mutually Exclusive Conditions: Contextuality-by-Default
Purdue University（普渡大学）；University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）
我们提出了一般原则的随机变量（输出）的依赖性分析确定性条件（输入）。在互斥输入值下记录的随机输出由这些值标记，并被认为是随机无关的，不具有联合分布。不直接影响输出的输入为输出创建了上下文。任何对随机输出对输入的依赖性施加的约束都可以通过考虑对随机无关输出施加的所有可能的耦合（联合分布）来表征。这些原理的目标应用是纠缠粒子的量子力学系统，为每个粒子选择自旋测量的方向作为输入，并记录自旋输出。然而，其适用范围涵盖了物理学、生物学和行为科学的各个系统。
2015-01-23 cs.AI math.PR q-bio.QM
Contextuality is About Identity of Random Variables
上下文情境是指那些看似“相同”的随机变量根据其记录的条件而改变其身份的情境。当假设变量在不同的条件下是一个相同的变量时，当我们考虑它与其他随机变量的联合分布时，就会观察到这种恒等式的变化（这是所有贝尔型定理的本质）。在我们的默认上下文方法中，而不是询问条件为什么或如何迫使“同一个”随机变量改变“它的”身份，在不同条件下记录的任何两个随机变量都被认为是“自动”不同的。它们永远不会相同，也不是联合分布的，但人们总是可以对它们施加联合分布（概率耦合）。当这些随机变量的概率等于1时，存在耦合的特殊情况被认为是非上下文的。语境性意味着这种耦合并不存在。我们认为，确定的随机变量的身份下，他们被记录的条件是不是一个因果关系，不能违反物理定律。
2015-01-29 quant-ph
Measuring Observable Quantum Contextuality
背景性是比较分析经典、量子和超相关系统的核心属性。我们研究和比较两个动机良好的方法来语境。一种方法（“默认情境”）是基于这样的想法，即在不同条件（情境）下测量的同一物理属性由不同的随机变量表示。另一种方法是基于这样的想法，即虽然物理属性由单个随机变量表示，而不管其上下文如何，但描述系统的随机变量的联合分布可能涉及负（准）概率。我们表明，在Leggett-Garg和EPR-Bell系统中，这两种措施基本上是一致的。
2015-06-17 math.PR quant-ph
Optimal and Feasible Contextuality-based Randomness Generation
该研究针对半设备无关的上下文性随机性生成范式，提出最优可行的正交图族、松弛测量假设的ε-正交图方案，证明单比特几乎具上下文性，并指出了DI场景外的潜在攻击。
2025-08-03 quant-ph
On the Quantum-like Contextuality of Ambiguous Phrases
University College London（伦敦大学学院）；Oxford University（牛津大学）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
语言是语境的，因为词语的意义取决于它们的语境。背景性是量子力学中一个定义明确的概念，它被认为是量子计算的主要资源。我们研究自然语言是否表现出量子力学的任何上下文特征。我们表明，意义组合在歧义短语可以模拟在层理论框架的量子上下文，在那里他们可以成为possibilistically上下文。使用框架的上下文默认（CbD），我们探索这些的概率变量，并表明，CbD上下文也是可能的。
2021-07-19 cs.AI cs.CL quant-ph
Quantum contextuality from measurement invasiveness
Università degli Studi di Milano（米兰大学）；ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所，米兰分部）
本文提出通过随机线性映射分析量子上下文性，揭示测量侵入性对概率分布的影响，并为单个三能级量子系统提供上下文性量化方法。
2026-04-07 quant-ph
Measures of Contextuality and Noncontextuality
我们讨论了在二分随机变量语境系统中语境性程度的三种度量。这些措施是在上下文默认（CbD）理论的框架内开发的，并适用于不一致的连接系统（允许“干扰”）。对于这些措施的语境性，在这里提出的第一次，我们构建了一个相应的措施的程度noncontextuality在noncontextual系统。其他两个基于CbD的措施不建议的方式，在何种程度上的noncontextuality的noncontextuality的一个noncontextual系统可以量化。我们发现同样是真实的Abramsky，Barbosa和Mansfield开发的上下文分数测量。这种上下文性的度量仅限于一致连接的系统，但CbD允许将其推广到任意系统。
2019-08-01 math.PR quant-ph
Contextuality and Indistinguishability
众所周知，在量子力学中，我们不能总是一致地定义与上下文无关的性质。存在许多方法来描述上下文属性，例如默认上下文性（CbD）、层理论、拓扑理论以及非标准或有符号概率。在本文中，我们提出了一个特定于量子力学的上下文属性的处理，因为它依赖于上下文和不可解释性之间的关系。特别是，我们提出，如果我们假设量子粒子或性质可以是不可区分的，但不同的本体论命题，没有矛盾所产生的Kochen-Specker类型的论点出现：当我们重复一个实验，我们在现实中执行的实验测量的性质是不可区分的第一个，但不相同。我们将讨论这一举动的后果如何帮助我们理解量子上下文。
2017-07-14 physics.hist-ph quant-ph
Certification of multi-qubit quantum systems with temporal inequalities
针对多量子比特系统，提出无需假设测量兼容关系的时间不等式，证明其可通过序贯测量实现最大违背，利用该违背能认证多量子比特图态和测量，解决了传统互文性认证依赖测量兼容假设的问题。
2024-04-03 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
(Non-)Contextuality of Physical Theories as an Axiom
我们表明，Klyachko等人提出的非上下文不等式。101，020403（2008）]属于更广泛的不等式家族，一个与事件集合（图）的每个相容性结构及其独立数相关联。这些具有令人惊讶的性质，即最大量子破坏由图的Lovasz θ函数给出，该函数最初被提出作为其香农容量的上限。此外，超越量子力学的概率理论可能有更大的违反，这是由所谓的分数包装数给出的。我们详细讨论，并比较，可实现的非上下文，量子和广义模型的概率分布集，后两者分别具有半定和线性特征。贝尔不等式，这是非上下文不等式的例子，的影响进行了讨论。特别是，我们表明，每一个贝尔不等式可以被改写为一个noncontextual不等式一la Klyachko等人。
2010-10-11 quant-ph
Hypergraph framework for irreducible noncontextuality inequalities from logical proofs of the Kochen-Specker theorem
Kochen-Specker（KS）定理揭示了量子理论与任何假定的满足KS-非上下文性约束的量子模型之间的不一致性。KS定理的一个逻辑证明是只依赖于一组投影机（KS集）之间的相容关系来证明这种不一致性。这些兼容性关系可以用一个超图来表示，称为上下文场景。在这里，我们考虑我们称之为KS-非殖民化的上下文场景，例如，这些出现在KS定理的逻辑证明中。我们引入了一个超图框架，以获得噪声鲁棒证人的上下文从这样的场景。我们的方法建立在R的结果。Kunjwal和R. W. Spekkens，Phys. Rev. Lett. 115，110403（2015），通过提供对上下文场景的结构与见证上下文的相关噪声鲁棒非上下文不等式之间的关系的新见解。目前的工作也形成了一个必要的对应框架，在R。Kunjwal，Quantum 3，184（2019），仅适用于KS-colorboxy情境场景，即，那些不承认KS定理的逻辑证明，但承认统计证明。我们依赖于在R中定义的单个超图不变量。Kunjwal，Quantum 3，184（2019），出现在我们的上下文证人中，即加权最大可预测性。目前的工作也可以看作是一个研究这个不变量。与R. Kunjwal，Quantum 3，184（2019），由于Cabello，Severini和Winter（“CSW框架”，Phys. Rev. Lett. 112，040401（2…
2020-01-07 math.CO quant-ph
On Universality of Classical Probability with Contextually Labeled Random Variables: Response to A. Khrennikov
安德烈·赫连尼科夫在他的建设性的和消息灵通的评论中承认了经典概率论在统计分析方面的特权地位。他还看到了缺省语境理论的优势，特别是它“通过强调语境的作用来揭开量子力学的神秘面纱”，并且它可以检测和测量不一致连接系统中的语境。他认为，然而，经典概率论可能有困难，在描述经验现象，如果他们完全描述的可观察到的事件。我们不同意：记录随机变量的上下文与变量的值一样可观察。Khrennikov还认为，缺省语境理论存在耦合的非唯一性问题。我们不同意这是一个问题：耦合是对事实上不是联合分布的随机变量施加反事实联合分布的所有可能方式。通过Khrennikov提出的量子形式主义建模实验的独特性是以额外的实质性假设为代价实现的。这与我们认为量子理论是经典概率的特殊用途生成器的观点是一致的。Khrennikov提出了“心理信号”的问题，他的意思是行为系统中不一致的连通性。我们的立场是，它是行为系统的固有随机性。
2018-12-13 math.PR quant-ph
An experimental test of the non-classicality of quantum mechanics using an unmovable and indivisible 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（局部性，贝尔定理和非上下文性，由于贝尔，科亨和斯派克（BKS））被复制。非语境性与非局部性无关，语境性甚至在单个对象中表现出来。在这里，我们报告了一个实验验证的量子上下文的单自旋1电子系统在室温下。这样一个三层系统是不可分割的，然后我们关闭的相容性漏洞，存在于二分系统上进行的实验。我们的结果证实了量子上下文性是单粒子的本征性质。
2012-10-03 quant-ph
Contents, Contexts, and Basics of Contextuality
这是对语境理论的非技术性介绍。更确切地说，它提出了一个被称为默认上下文（CbD）的上下文理论的基础。CbD的主要原则之一是，随机变量的同一性不仅取决于其内容（被测量或响应的内容），还取决于上下文，即系统记录的变量观察条件;不同上下文中的变量不具有联合分布。我解释了为什么这个原则没有矛盾的后果，为什么它不支持整体的“一切都取决于其他一切”的观点。上下文性被定义为两个差异之间的差异：（1）当孤立地考虑时，内容共享随机变量之间的差异，以及（2）当在其上下文中考虑时，相同随机变量之间的差异。语境性是语境依赖的一种特殊形式，而不是语境依赖的同义词。该理论适用于任何可以用随机变量描述的经验情况。确定性的情况是平凡的非语境在CbD中，但其中一些可以描述的认知随机变量，其中随机可变性取代认知的不确定性系统。在数学上，这样的系统被当作普通的随机变量系统来处理。
2022-01-12 math.PR q-bio.NC quant-ph
Randomness expansion secured by quantum contextuality
随机数发生器的输出随机性可以通过观察基于Kochen-Specker定理的量子上下文不等式的违反来证明。与基于非定域性检验的方法相比，可以在单个量子系统中检验上下文性，从而大大简化了观察违反的实验要求。然而，它尚未解决如何确保上下文测试中所需的顺序测量的兼容性。在这里，我们采用了修改后的Klyachko-Can-Binicioğlu-Shumovsky上下文不等式，它可以减轻对测量的严格兼容性要求。在一个单\Ba离子系统上，我们通过实验证明了上下文不等式的违反，并通过关闭检测漏洞实现了自测试量子随机数扩展。我们进行$1.29 \times 10^8$试验的实验和提取的随机性的$8.06 \times 10^5$位的速度为270位的$^{-1}$。该方案为量子随机数扩展的高速抽查和其他安全信息处理的实际应用奠定了基础。
2019-02-01 physics.atom-ph physics.data-an quant-ph
Quantum-Like Contextuality in Large Language Models
University College London（伦敦大学学院）；Quandela（宽德拉（Quandela））
本文通过构建语言模式并利用BERT提取概率分布，首次在自然语言中发现了大规模类量子情境性实例，并证明量子方法在语言任务中可能具有优势。
2024-12-21 cs.CL quant-ph
Contextual Value-definiteness and the Kochen-Specker Paradox
价值确定性和因果关系的现实主义租户之间的兼容性受到质疑的几个现实主义不可能性的证明，其中他们的形式要素显示冲突。我们回顾这是如何在Kochen-Specker和冯诺依曼证明，并指出他们的关键假设之间的连接：通过在后一个证明中的可加性，noncontextuality在前者的现实因果关系的约束。我们的结论是，价值确定性和语境性确实不是相互排斥的。
2005-12-06 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
On monogamy of non-locality and macroscopic averages: examples and preliminary results
我们探讨一夫一妻制的非局部性和弱宏观局部性条件之间的连接：局部的平均行为。我们的分析表明，这是同一枚硬币的两面。此外，我们在Bell型多方情景的情况下展示了两者的结构原因，揭示了文献[Ramanathan et al.，物理修订信函107，060405（2001）; Pawlowski & Brukner，Phys. Rev. Lett. 102，030403（2009）]。更具体地说，我们表明，在每个网站的粒子数量是足够大的允许的测量设置的数量相比，无论系统的微观状态，宏观平均行为是本地现实的，或等价的，一般多部一夫一妻制的关系。这一结果依赖于一个经典的数学定理伏罗勃'ev [理论Probab。7（2），147-163（1962）]关于扩展在单纯复形的面上定义的概率分布的相容族-在Abramsky和Brandenburger [New J.Phys.13，113036（2011）]的层理论框架的语言中，这样的族对应于无信号经验模型，并且扩展的存在对应于局部性或非上下文性。由于伏罗勃耶夫定理只依赖于单纯复形的结构，而不是特定的概率分布（即经验模型），因此我们关于一夫一妻关系和宏观平均定域性的结果不仅适用于量子理论，而且适用于任何满足无信号条件的经验模型。在这个扩展的摘要中，我们通过几个例子来说明我们的方法，这些例子传达了我们分析背后的直觉，同时将讨论保持在初级水平。
2014-12-30 cs.LO quant-ph
