Exclusion reshapes the operational manifestation of preparation contextuality
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Department of Physics and Center for Quantum Frontiers of Research and Technology (QFort), National Cheng Kung University（国立成功大学物理系与量子前沿研究与技术中心(QFort)）
本文研究了在无奇偶约束下，排除替代检索任务如何改变准备上下文性的操作表现，发现排除在量子领域具有优势，而检索则没有。通过引入POREC码，证明了在素数符号大小m下，经典和非准备上下文编码提供了紧致的非上下文界限，而首个非平凡情况下的精确量子位最优解违反了这一界限。
2026-05-09 quant-ph
Two definitions of maximally $ψ$-epistemic ontological model and preparation non-contextuality
一个本体论模型被称为最大$ψ$ -认知的，如果任何两个量子态之间的重叠是完全占各自的概率分布的本体态的重叠。然而，在文献中，存在两种不同的数学定义（这里称为1 M $ψ$ E和2 M $ψ$ E），它们捕获了最大$ψ$ -认识性的等价概念。在这项工作中，我们提供了三个定理，严格审查准备非语境性和最大的$ψ$ -认识性的上述两个定义之间的联系。在定理1中，我们提供了一个简单而直接的论证，证明了混合态制备的非语境性蕴涵了最大$ψ$ -认识性的第一个定义。在定理2中，我们证明了最大$ψ$ -认识性的第二个定义隐含了纯态准备的非语境性。如果这两个定义都捕获了最大$ψ$ -认识性的等价概念，那么从上述两个定理可以推断，混合状态准备的非语境性意味着纯状态准备的非语境性。但是，在定理3中，我们证明了本体模型中的混合状态准备非上下文性意味着纯状态上下文性，反之亦然。这导致人们得出结论，1 M $ψ$ E和2 M $ψ$ E捕获了最大$ψ$ -认识性的不等价概念。我们的结果和他们的连接到其他不去定理的影响进行了讨论。
2020-12-27 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
Communication games reveal preparation contextuality
一个通信游戏由分布式各方试图共同完成一个任务与限制通信。这种游戏是研究物理理论局限性的有用工具。当一个理论的预测不能用一个非语境的模型来解释时，它就表现出准备语境性。在这里，我们表明，在操作理论中进行的通信游戏揭示了该理论的准备背景。对于在一个特定的家庭的通信游戏中获得的统计数据，我们显示了一个直接的对应关系，在遵守无信号原理的空间分离的事件的相关性。利用这一点，我们证明了任何有限维的混合量子态都是制备背景的。我们报告一个实验实现的通信游戏，涉及三能级量子系统，我们观察到一个强烈的违反准备noncontextuality的约束。
2017-11-18 quant-ph
Limited preparation contextuality in quantum theory and its relation to the Cirel'son bound
Kochen-Specker（KS）定理是量子力学基础的核心。它确立了用任何非语境的本体论模型来解释量子理论预言的不可能性。Spekkens在[Phys.Rev.A71，052108（2005）]中将KS语境性的概念推广到任意实验程序（制备、测量和转换程序）。有趣的是，后来它被证明，准备上下文功率奇偶不经意复用[物理学评论Lett. 102，010401（2009）]，一个两方信息理论博弈。因此，使用给定的操作理论的资源，在这样的游戏中可实现的最大成功概率足以作为基础理论的准备上下文的\emph{bona-fide}度量。在这项工作中，我们表明，在量子理论的准备上下文是更受限制的一般操作理论相比，被称为\emph{box world}。此外，我们发现这种量子理论的局限性意味着量子非定域性的定量限制，如Cirel'son限制所描述的。
2015-09-12 quant-ph
Ontological models, preparation contextuality and nonlocality
近年来，运算理论的本体模型框架引起了人们的极大兴趣。在这个框架下，关于量子态实在性的争论变得更加精确。在这个框架中引入广义的上下文性概念，证明了量子比特的完全混合态是\emph{preparation contextual}。有趣的是，这种新的思想准备上下文已被用来证明非局部性的一些$ψ$ -认知模型，而不使用任何贝尔不等式。特别地，非最大$ψ$ -认知模型的非定域性已经从最大混合量子比特的制备上下文性和两个量子比特的最大纠缠态的薛定谔可操纵性中得到了证明[Phys. Rev. Lett { \bf 110}，120401（2013）]。在本文中，我们表明任何混合状态都是上下文准备。然后，我们表明，任何二分纯纠缠态的非定域性，施密特秩二，从准备上下文和可操纵性提供了一定的条件下，我们施加一定的认识基础的本体论模型。更有趣的是，如果纯纠缠态的Schmidt秩大于2，那么它的非定域性在不需要任何进一步的认识性条件的情况下也成立。因此，我们的结果建立了一个更强的非定域性和制备上下文之间的联系，揭示了任何两体纯纠缠态的非定域性，而无需使用任何贝尔型不等式。
2014-09-18 quant-ph
Sharing non-locality and non-trivial preparation contextuality using same family of Bell expressions
在[Phys. Rev. Lett. 114，250401（2015）]通过Clauser-Horne-Shimony-Halt不等式的量子破坏证明了多个观察者共享非定域性。在本文中，我们提供了一个方案，通过量子破坏一族贝尔不等式，其中爱丽丝和鲍勃执行$2^{n-1}$和$n$数量的测量二分法观测值，共享非局域性和非平凡的准备上下文顺序。对于这一点，我们认为，爱丽丝总是执行投影测量和多个鲍勃顺序执行unsharp测量。我们表明，当鲍勃的测量设置的选择是无偏的，最大的两个鲍勃可以通过违反我们的不等式顺序共享非局部性。此外，我们表明，上述家庭的不平等的本地界得到减少，如果非平凡的准备非上下文的假设进一步施加。然后，有机会分享更多的鲍勃比非局部性的非平凡的准备上下文。我们证明，非平凡的准备上下文可以顺序共享任意数量的鲍勃无偏选择他的测量设置。
2019-12-23 quant-ph
Simple state preparation for contextuality tests with few observables
我们考虑任何noncontextuality不等式，和状态准备计划，其中包括在执行任何冯诺依曼测量的任何初始状态。对于一个不等式并不总是满足，希尔伯特空间的尺寸大于一个值指定的不等式，我们确定的必要和充分条件的存在的可观的不平等是违反后的准备过程。对于一个没有零本征值的初始状态，总是存在这样的观测量，并且这些观测量与这个状态无关。
2016-05-09 quant-ph
Quantum violation of trivial and non-trivial preparation non-contextuality: Nonlocality and Steering
本文阐述了量子操纵和非平凡的准备上下文之间的直接联系。在两方-每方两测量-每测量两结果$(2-2-2)$贝尔场景中，任何贝尔非定域性的参数都是平凡准备上下文的证明;然而，反过来可能不成立。如果其中一方（比如爱丽丝）对两个以上的二分观测量进行测量，那么就有可能在爱丽丝的观测量之间找到一组非平凡的函数关系。我们认为，存在一个合适的一组这样的非平凡的关系之间的爱丽丝的观测值可能保证量子态在另一个空间分离的一方（说，鲍勃）结束的不可操纵性。有趣的是，这种约束可以被解读为本体模型中的非平凡准备非上下文假设。我们进一步证明了两种类型的贝尔不等式，可以转换成线性转向不等式使用上述的非平凡条件爱丽丝的可观。这样的引导不等式也可以被认为是非平凡的准备非上下文不等式。由于Bell表达式族的局域界在附加的非平凡条件下得到了约化，它根据Bell表达式族对非平凡准备非上下文或局域界的违反情况，提供了一个对量子操纵和非局域性的检验，从而建立了量子操纵和非平凡准备上下文之间的直接联系.
2022-12-30 quant-ph
Role of fine-grained uncertainty in determining the limit of preparation contextuality
通信博弈的最优成功概率为运筹学设置了基本的限制。奇偶不经意随机存取码（PORAC）的量子优势，一种通信游戏，在经典资源上揭示了量子理论的准备上下文[Phys. Rev. Lett. 102，010401（2009）]。有限维N-dit PORAC博弈中的最优量子优势是一个公开问题。在这里，我们表明，在操作理论中允许的不确定性程度决定了准备上下文的量。我们将细粒度不确定性关系的上界与使用量子资源的PORAC博弈的成功概率联系起来。随后，我们找到了最佳的成功概率为2-dit PORAC游戏使用MUBs的解码策略。最后，我们还得到了一个上界的量子优势的N-dit PORAC游戏。
2021-09-29 quant-ph
Contextuality for preparations, transformations, and unsharp measurements
本文引入了一个可操作的上下文定义，它从三个方面概括了标准概念：（1）它适用于任意的操作理论，而不仅仅是量子理论;（2）它适用于任意的实验程序，而不仅仅是精确的测量;（3）它适用于量子理论的一大类本体模型，而不仅仅是确定性的隐变量模型。我们推导出三个不去定理的本体模型，每个基于一个假设的noncontextuality不同种类的实验程序;一个准备程序，另一个不尖锐的测量程序（即，测量程序与正算子值的措施），和第三个转换程序。这三个证明都适用于二维希尔伯特空间，因此比传统的上下文证明更强。
2005-03-18 quant-ph
State independent contextuality advances one-way communication
虽然“量子语境性”是最基本的非经典特征之一，但它在信息处理和计算中的一般作用是一个开放的探索。在这篇文章中，我们提出了一个家庭的分布式计算任务的每一个Kochen-Specker（KS）上下文的逻辑证明在两个不同的单向通信场景：（I）有界维系统的通信，（II）无界维系统的通信，同时保持一定的信息不经意，即不经意的通信（OC）。由于后者仍然在很大程度上未被探索，我们介绍了OC任务的一般框架，并提供了一种方法来获得OC任务在经典通信中的成功上限。我们表明，量子通信组成的每一个KS向量集优于经典的通信，并完美地完成了上述两种情况下的任务。我们明确地讨论了有关的最简单的状态独立的上下文集的三维和四维的通信任务。我们的结果建立了一个操作意义的单系统上下文和开放的可能性，半设备无关的量子信息处理的基础上。此外，我们确定OC任务的任何优势作为准备上下文的见证。
2019-10-16 quant-ph
Sharing preparation contextuality in Bell experiment by arbitrary pair of sequential observers
针对含 $n$ 与 $2^{n-1}$ 次测量的双粒子 Bell 不等式，本文证明非定域性仅能由首对顺序观测者共享，而制备语境性可由任意一对独立顺序观测者共享。
2023-11-08 quant-ph
Revealing universal quantum contextuality through communication games
如果一个理论的预测不能被一个同时满足准备和测量非语境性假设的本体论模型重现，那么这个理论就是普遍语境的。在这篇报告中，我们首先推广了量子比特系统中任意奇数次制备和测量的量子制备和测量上下文性的逻辑证明。在逻辑证明的基础上，得到了量子理论违背的可检验的泛非上下文不等式。然后，我们提出了一类两方通信游戏，并表明，赢得这种游戏的平均成功概率是唯一链接到合适的贝尔表达式，其本地的约束大于普遍的非上下文的约束。因此，对于一个给定的状态，即使量子理论不表现出非定域性，它仍然可能通过违反普遍的非上下文约束而揭示出非经典性。进一步，我们考虑了一个不同的通信博弈来证明，对于量子理论中给定的观测量选择，即使没有逻辑证明存在制备和测量的上下文，也可以通过该通信博弈来揭示普适的量子上下文。这样一个游戏，因此测试一个较弱形式的普遍非上下文与最小的假设。
2019-12-23 quant-ph
Revealing hidden nonlocality and preparation contextuality for an arbitrary input Bell inequality
该研究利用局域滤波操作，基于PORAC博弈对应的Bell泛函，证明不同n阈值下任意非零混合参数的混合纠缠态可分别激活隐藏非定域性与制备互文性。
2025-05-18 quant-ph
Contextuality as a Precondition for Quantum Entanglement
本研究通过鲁棒远程态制备建立非局域与序列场景的关联，证明纠缠的存在以制备和测量情境性为前提，并实现情境性不等式与纠缠检验的相互转化。
2024-07-19 quant-ph
Demonstration of universal contextuality through communication games free of both operational inequivalence and compatibility loopholes
本研究通过(3,3)和(4,3)通信游戏实验，同时关闭操作不等价性和兼容性漏洞，首次无漏洞地演示了普适情境性，并揭示了其与制备情境性的关系。
2024-03-14 quant-ph
Oblivious remote state preparation
我们认为远程状态准备协议的一组纯状态的投影仪形成的基础上的操作输入希尔伯特空间。如果一个协议（1）只使用前向通信和纠缠，（2）确定性地准备一个状态的精确副本，（3）这样做是不经意的--没有向接收者泄露关于状态的进一步信息--那么这个协议可以修改为只需要发送者提供一个状态的样本。此外，原始协议和修改后的协议使用相同数量的经典通信。因此，在所述的三个条件下，远程状态准备至少需要与隐形传态一样多的经典通信，正如Lo所指出的那样[PRA 62（2000）012313]，这是一些现有的非遗忘协议的预期经典通信成本的两倍。
2002-01-03 quant-ph
Remote State Preparation without Oblivious Conditions
在量子隐形传态中，Alice和Bob都没有获得任何关于隐形传态的经典知识。传送协议据说对双方都是不敏感的。在远程状态准备（RSP）中，假设Alice被给予关于Bob要准备的状态的完整经典知识。最近，Leung和Shor表明，在任何精确和确定性的RSP协议中，需要传输与隐形传态中相同数量的经典信息，而这种协议对Bob是不敏感的。我们研究了类似的RSP协议，但不一定忽略了鲍勃。首先，它表明，鲍勃的量子操作可以安全地假设是一个酉变换。然后，我们推导出一个方程，这是一个必要和充分条件，这样的协议存在。通过研究这个方程，我们证明了一个量子比特的RSP需要2 cbits的经典通信，这与隐形传态中的通信量相同，即使该协议没有被假设为对Bob不知情。对于更高的维度，它仍然是开放的经典通信量是否可以通过放弃遗忘条件减少。
2002-05-02 quant-ph
General criterion for oblivious remote state preparation
给出了一般精确远程状态准备（RSP）协议是不经意的一个充要条件，即不能从经典消息中获取关于目标状态的信息.一种新的标准，在换向关系也来自确定性的确切协议的存在，其中爱丽丝的测量本征态是相互相关的固定线性算子类似鲍勃的幺正。对于非最大纠缠资源，它提供了一个简单的方法来搜索RSP协议。作为一个例子，我们展示了如何减少部分纠缠资源的情况下，最大纠缠的，我们构建RSP协议利用阿贝尔群的不可约表示的结构。
2006-05-05 quant-ph
Maximally epistemic interpretations of the quantum state and contextuality
我们研究量子上下文（在标准的Kochen-Specker意义上和Spekkens提出的广义意义上）和量子理论模型之间的关系，其中量子态是最大的认知。我们发现，准备非语境模型必须最大限度地认识，这些反过来必须是Kochen-Specker非语境。这意味着Kochen-Specker定理足以建立最大认知模型的不可能性和准备非上下文模型的不可能性。从非语境的准备到最大限度的认知的含义，然后也产生了贝尔定理的证明，从EPR样的论点。
2013-02-11 quant-ph
All-vs-Nothing Operational Manifestation of Preparation Contextuality
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）
该研究提出奇偶性忽略隐藏匹配任务，证明量子协议以单量子比特消息实现完美成功，而制备非情境模型无法达到，从而以全有或全无方式体现制备情境性，并给出非情境成功概率的精确与渐近界限。
2026-09-29 quant-ph
Parity Oblivious d-Level Random Access Codes and Class of Noncontextuality Inequalities
量子基础中的一个基本结果是Kochen-Specker no-go定理。对于量子理论，不可行定理排除了一类隐变量模型的可能性，其中值归属是上下文无关的。最近，上下文的概念已被推广到不同的操作程序，它已被证明，混合量子态的制备上下文可以是一个有用的资源，在信息处理任务称为奇偶不经意复用。在这里，我们介绍了一类新的信息处理任务，即d级奇偶不经意的随机存取码，并获得在任何准备非上下文理论执行这样的任务的成功概率的界限。这些界限构成了对任意d值的非上下文不等式。当d=3时，利用一组相互不对称的偏置基，我们证明了相应的非上下文束缚被量子理论破坏.我们还证明了对其他一些更高的d值的不等式的量子破坏。这揭示了更高层次量子系统的准备上下文的操作有用性。
2016-07-19 cs.IT math.IT quant-ph
Constrained Measurement Incompatibility from Generalised Contextuality of Steered Preparation
本研究在广义概率理论框架下证明单侧N个测量的不相容性是揭示另一侧子系统广义互文性的充要条件，提出新型相容不等式并指出广义互文性约束测量不相容程度、超选出量子理论。
2024-12-15 quant-ph
Typicality of Contextuality
International Centre for Theory of Quantum Technologies, University of Gdańsk（格但斯克大学量子技术理论国际中心）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理研究所）；Basic Research Community for Physics e.V.（基础物理社区协会）
研究量子基础中语境性典型性问题，用数值线性规划测试，发现语境性常见，其典型性随纯度降低但不明显，高程度语境性不典型，还提供开源工具箱助实验设计。
2026-07-14 quant-ph
Bounding and simulating contextual correlations in quantum theory
我们引入了一个层次的半定松弛的量子关联的广义上下文场景。这构成了一个简单而通用的工具，用于限制量子上下文的大小。为了说明它的效用，我们用它来确定几个noncontextuality不等式的最大违反是以前未知的最大量子违反。然后，我们进一步用它来证明，某些解释语境的相关性不能用纯状态来解释，从而表明，混合状态是一个不可或缺的资源上下文。在本文的第二部分，我们把我们的注意力转向一般操作理论中的解释-语境相关性的模拟。我们介绍了模拟准备上下文的信息成本，它量化了额外的，否则禁止，在经典或量子模型中模拟上下文相关性所需的信息。在这两种情况下，我们表明，模拟成本可以有效地限制使用我们的层次结构的半定松弛的一个变体，我们精确地计算它在最简单的上下文场景的奇偶不经意复用。
2021-06-04 quant-ph
Comment on "State-Independent Experimental Test of Quantum Contextuality in an Indivisible System"
我们认为，在最近的信中描述的Zu等人的实验。109，150401（2012）; arXiv：1207.0059v1]不允许对语境性做出结论，因为可观察量的测量以及国家的准备显然取决于所选择的语境。
2013-02-04 quant-ph
Characterising and bounding the set of quantum behaviours in contextuality scenarios
量子理论的预言抵制广义的非上下文解释。除了这一事实的基础相关性之外，量子理论违反非语境性的特定程度限制了通信和信息处理中可用的量子优势。在这项工作的第一部分中，我们正式定义上下文场景通过测量和测量实验，以及多面体的一般上下文行为包含一组量子上下文行为。这个框架使我们能够在这些场景中恢复一组量子行为的几个属性，包括上下文场景和相关的非上下文不等式，这些不等式要求它们的违反单个量子制备和测量过程是混合状态和非尖锐测量。在适当的框架，我们制定了新的半定规划松弛约束这些套量子上下文行为。最重要的是，为了避免纯态和投影测量的不足，在上下文的情况下，我们提出了一种新的酉算子为基础的半定松弛技术。我们证明了这些弛豫的有效性，通过获得严格的上界的量子违反几个noncontextuality不等式，并确定新的最大上下文量子策略。为了进一步说明这些松弛的多功能性，我们证明了一夫一妻制的准备上下文在三方设置，并提出了一个安全的半设备无关的量子密钥分发方案，由量子优势在奇偶不经意的随机存取码。
2021-06-24 quant-ph
Probe of Generic Quantum Contextuality and Nonlocal Resources for Qubits
Hebei Normal University（河北师范大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；South China Normal University（华南师范大学）；The University of Hong Kong（香港大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
本文通过量子记忆的熵不确定性关系，揭示了Spekkens提出的本地通用情境性与非本地资源如纠缠和贝尔非本地性之间的内在联系，并通过实验验证了情境性检测准则和定量不等式。
2026-04-30 quant-ph
Contextuality witness inspired by optimal state discrimination
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
本文提出了一种受最优双态区分启发的准备上下文性见证，该见证对去极化噪声和不明确事件具有鲁棒性。
2025-12-31 quant-ph
Inequalities witnessing coherence, nonlocality, and contextuality
本文提出基于图的统一方法推导经典性不等式，以刻画相干性、非定域性和语境性，并给出寻找所有此类不等式的算法，在简单场景中验证其有效性。
2024-01-23 quant-ph
Resource requirements of private quantum channels and consequence for oblivious remote state preparation
香农在著名的著作中指出，n比特的共享密钥是必要的，并且足以以信息理论上安全的方式传输n比特的经典信息。Ambainis、Mosca、Tapp和de Wolf在quant-ph/0003101中考虑了一种更一般的设置，称为专用量子信道，其中需要传输的不是经典信息，而是量子态，并且只允许单向通信。他们表明，在这种情况下，2n比特的共享密钥是必要的，足以传输n比特状态。我们考虑最一般的设置，其中我们允许所有可能的组合，即我们让输入被传输，发送的消息和共享资源是经典/量子的。我们开发了一个通用框架，通过该框架，我们能够在所有这些情况下显示通信/共享资源的严格界限，这包括Shannon和Ambainis等人的结果。作为我们的论点的结果，我们还表明，在单向不经意的远程状态准备协议中，用于传输n量子比特纯态，通信的熵必须是2n，并且共享资源的纠缠度量必须是n。这推广了Leung和Shor的结果，在共享资源最大纠缠的特殊情况下，例如EPR对，通信长度上显示出相同的界，从而解决了他们的论文中提出的关于没有最大纠缠共享资源的协议的一个公开问题。
2006-08-10 quant-ph
Contextuality of quantum fluctuations characterized by conditional weak values of entangled states
物理性质的量子涨落可以在对该物理性质至少部分敏感的任何测量的测量统计中观察到。量子理论表明，物理性质所取的值的有效分布取决于确定这些值所基于的特定测量上下文，并且弱值已被识别为描述量子涨落对测量上下文的这种依赖性的上下文值。在这里，通过考虑与量子参考纠缠的系统，探讨了经典统计和量子上下文之间的关系。然后，系统的量子波动可以通过参考的精确投影测量来操纵，从而导致量子波动的不同上下文值，这取决于由参考的测量确定的有效状态准备上下文。结果表明，混合态统计与大范围的潜在背景是一致的，表明背景的精确定义需要在态的制备和测量中具有最大的量子相干性.
2020-12-04 quant-ph
Device-independent certification of Hilbert space dimension using a family of Bell expressions
Dimension Witness提供了再现观察数据所需的最小尺寸的独立于设备的认证，而无需对用于生成实验统计数据的设备的功能进行假设。本文给出了一族Bell表达式，其中Alice和Bob分别执行$2^{n-1}$和$n$数的二分测量，作为$2^{m}$维数的Hilbert空间的设备无关维数见证，并使用$m=1,2..2^{\lfloor n/2\rfloor}$ .这里考虑的贝尔表达式的家庭确定的成功概率称为$n$位奇偶不经意的随机访问码的通信游戏。奇偶遗忘约束等价于运算理论本体论模型中的准备非上下文性假设。对于任何给定的$n\geq 3$，如果这样的约束施加在随机访问码的编码方案上，则Bell表达式的局部界限减少到准备非上下文界限。对于$n=4,5$情形，我们给出了明确的例子，证明了相关的Bell表达式证明了量子比特和双量子比特系统，对于$n=6$情形，相关的Bell表达式证明了量子比特、双量子比特和三量子比特系统.我们进一步证明了共享的量子制备上下文的多个鲍勃顺序检查是否鲍勃共享的制备上下文的数量是依赖于系统的维数。我们提供了明确的$n=5$和$6$的例子，以证明顺序共享上下文的鲍勃的数量保持相同的任何$2^{m}$维系统。
2020-12-27 quant-ph
Ontological models and the interpretation of contextuality
研究实在论与量子力学的兼容程度，可以让我们了解量子力学的宇宙，而不管这些实在论假设是否正确。最近人们也认识到，这些类型的研究对于与量子信息和计算有关的问题是富有成效的。出于这一动机，我们扩展的本体模型形式主义的现实理论来描述一套理论，强调的作用，测量和准备设备通过引入“隐变量”来描述它们。我们说明了本体模型的形式主义和我们的概括，它通过一系列的例子模型从文献中。我们的形式主义的扩展，使我们能够定量分析的意义的上下文（成功的现实理论的约束），发现-在面值-它可以实现为一个系统和测量设备的配置之间的自然交互。然而，我们也描述了一个属性，我们称之为不足，这是从上下文，但不承认这样一个自然的解释。不严格地说，亏量破坏了量子力学中准备和测量之间的对称性。这是一个性质，即在量子态psi中准备的系统实际可能处于的实体态的集合严格小于将确定地揭示测量结果psi的实体态的集合。
2007-09-26 quant-ph
Separability, Contextuality, and the Quantum Frame Problem
Allen Discovery Center（艾伦发现中心）；Tufts University（塔夫茨大学）；Eastern Illinois University（东伊利诺伊大学）；University of Illinois at Urbana–Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文研究状态可分性、制备与测量语境性及量子框架问题的关系，证明量子框架问题的不可判定性，并揭示语境性如何由基选择等因素普遍诱导。
2023-04-19 cs.AI quant-ph
Oblivious communication game, self-testing of projective and non-projective measurements and certification of randomness
我们提供了一个有趣的双方奇偶不经意通信游戏，其成功概率完全由Bell表达式决定。运算量子理论中的宇称遗忘条件隐含着本体论模型中的预备非上下文性，我们发现上述Bell表达式在本体论模型中有两个上界：通常的局部界和由非平凡的宇称遗忘条件产生的非平凡的预备非上下文界，后者小于局部界.我们首先展示了通信游戏时，爱丽丝和鲍勃在各自的网站进行三次测量的二分法可观的。在这种情况下，Bell表达式的最佳量子值使我们能够独立于设备地自测试最大纠缠态和三重可观测量集，三结果量子比特正算子值测度（POVM）和1.58比特的局部随机性。此外，我们将上述通信游戏推广为Alice和Bob执行相同但任意（奇数）数量（$n> 3$）的测量。基于任意$n$的相关Bell表达式的最佳量子值，我们还展示了状态和测量的设备无关的自测试。
2021-12-29 quant-ph
Alternative robust ways of witnessing nonclassicality in the simplest scenario
本文提出一种基于有界本体区分性和奇偶校验保持的替代方法，用于在制备-测量场景中见证非经典性，并证明其比Pusey不等式更鲁棒，且给出了噪声条件下量子优势保持的条件。
2024-03-12 quant-ph
Contextuality sans incompatibility in the simplest scenario: Communication supremacy of a qubit
本文提出带制备约束的双方制备—测量通信博弈，仅用三结果极值量子比特测量实现无测量不相容性的语境性，并证明其在受约束 HFW 情境中优于 c-bit。
2025-06-10 quant-ph
Contextuality without access to a tomographically complete set
单量子系统的非经典性可以用上下文性的概念来形式化。但是，在不参考量子形式主义的情况下，语境性是否能在实验中令人信服地证明呢？由于Spekkens的背景下的操作方法需要找到操作等效的准备程序。以前，这些都是通过要求在一组测量下的不可测量性来获得的，这些测量是断层摄影完成的。在广义概率论的语言中，这需要探索系统状态空间的所有维度的能力。然而，如果真正的断层摄影完整集大于假设的集，额外的测量可能会打破操作等效性，从而消除假定的上下文。这样的额外维度可能出现在后量子理论中，但即使量子理论是精确的，也可能由于实验的不完美而出现意想不到的自由度。在这里，我们设计测试的上下文，免疫这种效果的一个给定数量的额外测量的断层摄影完整的集合，即使没有什么是知道他们的统计数据。这允许用较弱的假设来证明上下文。
2019-04-18 quant-ph
Optimal bounds for parity-oblivious random access codes
随机存取编码是一种在量子信息中得到广泛研究和应用的信息任务。在这种情况下，Alice接收$n$位串$x$，并希望将$x$编码为量子态$ρ_x$，使得Bob在接收到状态$ρ_x$时可以选择任何位$i \in [n]$并以高概率恢复输入位$x_i$.在这里，我们研究两种变体：奇偶不经意随机访问码，其中我们施加了加密属性，即Bob不能推断出关于除了单个比特$x_i$之外的输入的任何比特子集的奇偶性的任何信息;以及偶数奇偶不经意随机访问码，其中Bob不能推断出关于输入的任何偶数大小的比特子集的奇偶性的任何信息。本文给出了奇偶不经意量子随机接入码的最优上界，并证明了它们渐近优于经典的最优上界。我们的结果提供了一个大的非上下文不平等违反，并解决了主要的开放问题的工作Spekkens，Buzacott，Keehn，Toner，和Pryde（2009）。其次，我们提供了最佳的界限，甚至奇偶不经意的随机访问码证明其等价的非本地游戏，并通过半定规划的非本地游戏的成功概率提供严格的界限。在偶奇偶不经意随机存取码的情况下，密码学性质也在设备无关模型中成立。
2016-03-23 quant-ph
Operational Discriminability: From Noncontextuality Bounds to Bell Correlations
Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所）
本文通过基于SWAP型测量的两复制比较游戏，从操作和上下文性角度研究判别性，提出了一种无需最小误差判别任务的操作判别度量，并探讨了其在非上下文性和贝尔相关性中的应用。
2026-04-30 quant-ph
Bi-Contextuality: A Novel Non-Classical Phenomenon in Bipartite Quantum Systems
提出并实验演示了双源量子系统中的新型非经典现象bi-contextuality，该现象作为反转的Bell场景，证实了单节点测量的量子性，并对PBR定理及经典psi-ontic模型提出了新挑战。
2025-07-11 quant-ph
Negativity and contextuality are equivalent notions of nonclassicality
非经典性的两个概念已经被深入研究：（i）负性，即当用维格纳表示等准概率分布表示量子态时，需要消除负值;（ii）上下文性，即量子理论（也被称为贝尔-科亨-斯佩克定理）的非上下文隐变量模型的不可能性。虽然这两个概念是为了表征的条件下，不能提供一个经典的解释，我们证明，他们证明不足以完成任务，我们认为一个特定的方式来概括和修改它们。随着每一个的改进版本在手，很明显，他们实际上是一个相同的。我们还证明了不可能的noncontextuality或nonnegativity在量子理论与一个新的证明，是对称的，在其治疗的测量和准备。
2008-06-30 quant-ph
Inaccessible information in probabilistic models of quantum systems, non-contextuality inequalities and noise thresholds for contextuality
（噪声）量子系统的经典概率模型不仅与理解量子力学的非经典特征相关，而且对于确定将量子资源用于信息处理任务的可能优势也很有用。这些模型的一个共同特征是存在不可访问的信息，正如准备情境性的概念所捕获的那样：存在由相同密度算符描述的量子态的集合，因此在操作上无法区分，然而在任何概率（本体论）模型中，它们应该由不同的概率分布描述。在这项工作中，我们量化的不可访问的信息的模型中的概率分布与任何一对合奏相同的密度算子，量化的总变化距离的概率分布的最大可扩展性。我们得到了一个家庭的下限在这个最大的可测量的实验量。在理想量子位的情况下，这导致大约0.07的下限。这些界限也可以被解释为一类新的鲁棒制备非上下文不等式。我们的非上下文性不等式是用一般运算理论的最大相对熵和迹距离的推广来表述的，这可能是独立的兴趣。在足够强的噪声下，任何量子系统都变得非上下文准备，即，可以用零不可访问信息的模型来描述。使用我们的非上下文不等式，我们表明，只有当噪声通道的平均门保真度小于或等于1/D（1+1/2+.+）时，才可能发生这种情况。1/D），其中D是希尔伯特空间的维数。
2020-03-12 math-ph math.MP physics.data-an
Robust preparation noncontextuality inequalities in the simplest scenario
语境性是单一系统的非经典性的主要概念。然而，实验演示需要找到操作上等效的程序，这似乎不可能完全实现。在这里，我专注于最简单的非平凡的情况下，四个准备和两个断层摄影完整的二元测量。利用一个微妙的连接到CHSH方案给出了8个非线性不等式，这些不等式是必要的和足够的实验统计，承认在这样的情况下准备非上下文模型。不需要固定的操作等价性，消除了一个关键的困难与旧的准备noncontextuality不平等的实验测试。
2018-08-02 quant-ph
Form of Contextuality Predicting Probabilistic Equivalence between Two Sets of Three Mutually Noncommuting Observables
本文构造具有状态无关概率和的伪语境量子系统，利用超图的量子与经典实现界限差异刻画测量语境性。
2024-04-04 quant-ph
Dissipation of Spekkens' Generalised Contextuality under Decoherence: The Classical Limit
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）
研究探讨了在退相干阈值后，由奇数维稳定子系统和魔法态构成的Spekkens情境系统如何从情境性转变为非情境性，揭示了退相干与量子优势的关系。
2026-11-10 physics.hist-ph quant-ph
A Contextuality Based Quantum Key Distribution Protocol
本文提出了一种新的制备和测量量子密钥分发协议，该协议使用一种实验上可达到的单量子比特上下文度量来保证量子信道的安全性。使用的上下文的定义是，由于Spekkens，其中任何潜在的隐变量模型的物理系统是noncontextual的，如果该模型的隐变量的概率分布是独立的准备和测量上下文。在非上下文性的这种更一般的定义下，单个量子比特的测量结果可以被证明需要上下文模型，以便再现一些非投射的正算子值测量（POVM）的结果。所提出的协议利用一组特定的POVM来展现退出QKD系统的量子信道的量子比特的上下文程度。上下文测量定义在一组投影测量的弱值方面，这些投影测量被实现为使用弱测量的POVM。所得到的QKD协议应该具有等于或大于BB84的密钥速率，因为没有筛选的密钥用于测试窃听者的存在。此外，新协议被证明是免疫检测器为基础的攻击。
2015-12-15 quant-ph
On the limits of quantum theory: contextuality and the quantum-classical cut
本文基于四个假设：1.物理现实是由以非线性方式组合的线性行为组件组成的。2.更高层次的行为从这个较低层次的结构中出现。3.较低级别元素的行为方式取决于它们所嵌入的上下文。4.量子理论适用于较低层次的实体。这意味着，基于较低水平线性相互作用的非线性组合的结果的较高水平有效定律一般不会是幺正的;因此量子理论在较高水平的适用性受到严格限制。这导致了一种观点，即态矢量制备和量子测量过程都是基于自上而下的因果效应，并有助于为海森堡切割提供标准，挑战了一些关于薛定谔猫的观点。
2012-05-08 quant-ph
Specker's Parable of the Over-protective Seer: A Road to Contextuality, Nonlocality and Complementarity (PLUS AN ERRATUM)
1960年，数学家恩斯特·斯佩克（Ernst Specker）描述了一个非经典相关性的简单例子，他用一个寓言来戏剧化地描述了一个预言家，他给女儿的追求者们设置了一个不可能的预测任务。我们在这里重新讨论这个例子，把它作为量子基础中三个核心概念的入门：上下文性、贝尔非定域性和互补性。具体来说，我们表明斯佩克的寓言提供了一条叙事线索，将大量结果编织在一起，包括：测量的不可能性-非上下文和结果-量子理论的确定性本体论模型（Kochen-Specker定理），特别是Klyachko的证明;量子理论的Bell局部模型的不可能性（贝尔定理），特别是Mermin和Hardy的证明;量子理论的简化-非上下文本体论模型的不可能性;以及正算子值测度（POVM）的三元组的存在，它们可以联合成对测量，但不能三重测量。在此过程中，提出了几个新的结果，包括：Fine将反事实测量结果的联合分布的存在性与非上下文模型的存在性联系起来的定理的推广; Klyachko对Kochen-Specker定理的证明的推广;以Hardy对Bell定理的证明的风格证明Kochen-Specker定理;一个分类的上下文和贝尔非本地相关性方面的挫折网络;一个新的不平等测试准备noncontextuality;最后，一些结果的POVM的联合可测性和问题，这些是否可以建模noncontextually。最后，我们强调，斯派克的寓言提供了一…
2016-12-28 quant-ph
Failure of epistemic models to explain the antidistinguishability of quantum mixed preparations
Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育研究所特里凡得琅分校）；Indian Institute of Technology Bhubaneswar（印度技术学院布巴内斯瓦尔分校）
研究认知模型在再现量子混合制备经验预测方面的局限性，通过比较量子重叠与认知重叠，证明非零共同重叠的认知模型无法再现量子理论预测，并展示了最强形式的制备上下文性。
2026-06-02 quant-ph
On the Power of Oblivious State Preparation
提出不经意态制备（OSP）原语，统一量子服务器与经典客户端交互技术，证明其可由陷门爪函数实现，并蕴含量子性证明、量子货币、量子FHE等应用，且OSP蕴含不经意传输和公钥加密，揭示经典缰绳方法中公钥密码学的必要性。
2024-11-06 cs.CR quant-ph
Quantum key distribution using generalized contextuality against post-quantum eavesdroppers
Perimeter Institute for Theoretical Physics；Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo（滑铁卢大学物理与天文系）；Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）
本研究探讨广义语境性在量子密钥分发中的作用，证明其对正密钥率必要但不充分，并展示操作等价关系可提升渐近密钥率。
2026-10-02 quant-ph
