Entanglement Generation Beyond Quantum Theory: From Product States to Popescu-Rohrlich Boxes
The University of Tokyo（东京大学）；NTT, Inc.（日本电信电话株式会社）
该研究在广义概率理论盒世界中，通过构造纯态保持变换，实现了超越量子理论的纠缠生成，揭示了可逆性与纯态保持的物理区别。
2026-08-04 quant-ph
Popescu-Rohrlich Boxes in Quantum Measure Theory
在量子层次上证明了Sorkin测度理论中的两个结果。一个是加强现有的约束的相关性在EPR-玻姆设置的假设下，概率承认一个强阳性的联合量子措施。它还证明，任何一组无信号概率，两个遥远的实验者选择两个替代实验和两个可能的结果，每个实验，承认一个联合量子测量，虽然不一定是强阳性。
2006-06-01 quant-ph
Popescu-Rohrlich correlations imply efficient instantaneous nonlocal quantum computation
在瞬时非定域量子计算中，双方合作以便在其联合输入上执行量子计算，同时被限制为单轮同时通信。以前的结果表明，瞬时非局域量子计算是可能的，代价是指数数量的先前共享纠缠（在输入的大小）。在这里，我们表明，线性量的纠缠就足够了，（在计算的大小），只要各方共享非本地相关性，如Popescu-Rohlich盒。这意味着有效的瞬时非定域量子计算不需要通信。利用众所周知的关系，基于位置的密码学，我们的结果也意味着不可能的安全的基于位置的密码学对对手的非信令相关性。此外，我们的建设建立了一个量子模拟的经典通信复杂性崩溃下的非信号相关性。
2016-04-26 quant-ph
Popescu-Rohrlich correlations as a unit of nonlocality
一组被称为PR盒的非定域相关性表明它们本身是非定域性的自然单位，就像单线态是纠缠的自然单位一样。我们提出了两个相关的结果，这个想法。一个是广泛的多部相关性可以模拟使用PR盒上的本地操作。我们表明，这与一个明确的计划，它有一个有趣的功能，PR盒的数量需要相关的计算资源来表示一个功能定义的多部盒。第二个结果是，有量子多体关联，从测量产生的集群状态，不能模拟与n PR盒，任何n。
2006-10-13 quant-ph
Super quantum probabilities and three-slit experiments -- Wright's pentagon state and the Popescu-Rohrlich box require third-order interference
量子概率在许多方面不同于经典概率，例如，通过违反著名的Bell和CHSH不等式或另一个简单的不等式，由于R。赖特后者最近重新引起了人们的注意，因为它等价于Klyachko等人的一个新的非上下文不等式。另一方面，量子概率仍然服从许多限制，这些限制在更一般的概率理论（超量子概率）中不再需要。赖特、波佩斯库和罗利希确定了包含在这些理论中但在量子力学中不可能的状态，他们用希尔伯特空间形式主义证明了这一点。最近，Fritz等人和Cabello发现，这些状态的不可能性可以从非常普遍的原理（分别是局部正交性和全局互斥析取）导出，而无需使用希尔伯特空间技术。在本文中，将提出一种从相当不同的物理原理推导的替代方法。这些是条件概率的合理计算（即，用于量子测量过程的模型）和不存在三阶干涉。三阶干涉的概念是由索尔金提出的，他也认识到了它在量子力学中的不可能性。
2014-06-12 quant-ph
Quantifying the randomness of copies of noisy Popescu-Rohrlich correlations
在无信号的世界中，非局域盒的输出不能完全预先确定，这是许多利用非局域性的量子信息协议中利用的一个特征，例如设备无关随机生成和量子密钥分发。非局部性和随机性之间的这种关系可以通过最小熵来正式量化，最小熵是输出不可预测性的度量，其成立的条件是任何对手的知识仅受无信号原则的限制。这个量可以很容易地计算出噪音Popescu-Rohrlich（PR）盒，非局部性的范例。在本文中，我们考虑了最小熵与几个副本的噪音PR盒。在使用n对非通信设备实现n个噪声PR盒的情况下，已知每个PR盒表现为独立的有偏硬币：每个PR盒的最小熵随副本的数量而恒定。我们表明，这并不适用于更一般的情况下，几个嘈杂的PR盒实现从一对设备，顺序使用n次或在一次运行中产生n个结果位。在这种情况下，每个PR盒的最小熵小于单个PR盒的最小熵，并且它随着副本数量的增加而减小。
2018-10-02 quant-ph
Photonic Simulation of Beyond-Quantum Nonlocal Correlations (e.g. Popescu-Rohrlich Box) with Non-Signaling Quantum Resources
本文提出利用本质非信号的物理资源与系统间动力学关联模拟 Popescu-Rohrlich 等超量子非局域关联，并在四量子比特光子平台上验证。
2025-09-30 quant-ph
When Are Popescu-Rohrlich Boxes and Random Access Codes Equivalent?
研究了两种超量子资源的相互转换问题：一种是PR盒，它在最大代数界内违反CHSH不等式;另一种是随机存取码（RAC）。后者是一项使Bob（接收者）能够选择Alice的两个比特之一的功能。众所周知，补充了一位通信的PR盒可用于模拟RAC。我们问相反的问题：在多大程度上RAC可以模拟PR盒？为此，我们介绍racbox：一个盒子，这样补充了一位通信提供RAC。如前所述，PR-box可以模拟racbox。我们提出的问题是，是否任何racbox都可以模拟PR框。我们表明，一个非信令racbox确实可以模拟PR盒，因此这两个资源是等效的。我们还提供了一个不能模拟PR盒的信令racbox的例子。我们给出了racbox es和PR-box之间的一个资源不等式，并证明了它是饱和的。
2014-09-11 quant-ph
Local correlations of mixed two-qubit states
采用Elitzur，Popescu和Rohrlich [A. Elitzur，S. Popescu和D. Rohrlich，Phys. Lett. A 162，25（1992）]。证明了局部权的下界与状态$p_L^{\max}= 1-\mathcal{C}(ρ)$的并发性有关。独立地构造了两族混合态的局域概率分布，它们都符合下界。
2011-12-30 quant-ph
Characterizing quantum correlations in the nonsignaling framework
量子关联形成了非信号盒集合的一个子集。这使我们能够将量子相关性描述为非信号多面体的极值盒的凸组合，这些极值盒是Popescu-Rohrlich盒（最大非局部盒）和局部确定性盒。在非信号多面体的背景下，存在量子相关性的多重分解。我发现，存在Popescu-Rohrlich盒分解的本地盒关联两个概念的不和谐，捕获非经典的量子关联源自贝尔非局域性和EPR转向。我介绍，贝尔和Mermin不和谐，并证明任何二分非信号盒承认三路分解。这种分解使我们能够将非经典性的起源隔离为三个不相交的来源：Popescu-Rohrlich盒，检测EPR转向的最大局部盒和经典相关性。有趣的是，我表明，所有的非零量子不和谐的状态，既不是经典的量子态，也不是量子经典的状态可以引起非经典关联，有非零贝尔和/或Mermin不和谐适当的非对易测量。我介绍了两个概念的真正的不和谐，这是贝尔和Mermin不和谐的多体盒的概括，真正的非经典性的特点在多体量子关联的存在。
2016-10-12 quant-ph
Generalized Bell Inequality Experiments and Computation
我们考虑一般设置的贝尔不等式实验与许多缔约方，其中每一方选择从有限数量的测量设置，每个有有限数量的结果。我们调查的约束条件，贝尔不等式的地方可能在一个本地的隐藏变量理论的相关性，使用几何图片的相关性。我们发现，局部隐变量理论的特点是有限的计算表现力，这使我们能够表征家庭的贝尔不等式。有限的计算表现力为许多设置（每一个有许多结果）概括了以前的结果关于多方的情况下，每个选择两个可能的测量（每个有两个结果）。使用这个计算的图片，我们提出了概括的Popescu-Rohrlich非本地框许多缔约方和非二进制输入和输出在每个站点。最后，我们评论的预处理的测量数据在我们的广义设置的影响，并表明它成为问题的二进制设置之外，因为它允许本地隐藏变量理论模拟最大的非本地相关性，如这些广义Popescu-Rohrlich非本地框。
2011-11-23 quant-ph
The local content of all pure two-qubit states
Elitzur，Popescu和Rohrlich（EPR2）意义上的（非）本地内容[Phys. Lett. A 162，25（1992）]是量子态的（非）定域性的自然度量。它的计算通常很困难，即使在低维情况下也是如此，并且是关于纯双量子比特态的少数开放问题之一。我们为这个长期存在的问题提供了一个完整的解决方案。
2012-04-13 quant-ph
Completing the proof of "Generic quantum nonlocality"
在Popescu和Rohrlich的一篇论文中[Phys. Lett. A 166，293（1992）]证明了任何纯纠缠多粒子量子态都违反了某种贝尔不等式。我们指出了这个证明中的一个缺口，但我们也给出了一个结构来弥补这个缺口。事实证明，通过一些额外的努力，上述出版物的所有结果都可以得到证明。我们的构造展示了如何通过在多粒子态上进行局部投影来产生两粒子纠缠。
2017-03-08 quant-ph
Simulations of quantum nonlocality with local negative bits
提出一种利用局部隐变量源和局部负比特模拟 $N$ 量子比特非定域关联的方法，无需观测者间交换经典比特，并可扩展至 Popescu-Rohrlich 盒关联。
2023-09-07 quant-ph
CTC assisted PR box type correlation can lead to signaling
我们知道存在非定域关联，它遵守无信号准则，但比量子力学关联更违反Bell型不等式。这种超量子关联被称为Popescu-Rohrlich（PR）盒。我们考虑这样的非本地盒2/3输入和2/3输出。我们表明，这些超量子相关性可以导致信号时，至少有一个输入位有访问一个字线沿封闭的类时曲线。
2014-03-03 quant-ph
A limit on nonlocality in any world in which communication complexity is not trivial
贝尔证明了量子纠缠使两个类似空间的分离方能够表现出经典上不可能的相关性。尽管这些相关性比任何经典的可实现的东西都要强大，但它们不能被利用来使瞬时（比光速更快）通信成为可能。然而，波佩斯库和罗利希已经证明，可以定义更强的相关性，在这种相关性下，即时通信仍然是不可能的。这就提出了一个问题：为什么量子力学所能实现的相关性在那些保持因果关系的相关性中不是最大的？我们给出了这个问题的部分答案表明，稍微强的相关性将导致在一个世界中，通信的复杂性变得微不足道。
2005-08-04 quant-ph
Post-quantum nonlocality in the minimal triangle scenario
本文研究了无输入且输出为二值的最小三角形场景中的网络非定域性，通过具体实例证明其支持与无信号传输及源独立性相容但不兼容独立量子或经典源的非定域关联，该性质对噪声鲁棒，并识别出等价的 PR box。
2023-11-22 quant-ph
On the local and non-local content of bipartite qubit and qutrit correlations
使用Elitzur、Popescu和Rohrlich [Phys. Lett. A \textbf{162}，25（1992）]。这项工作的重点是分布，可以通过单副本冯诺依曼测量二分量子系统。对于纯双量子比特态Psi（theta）=cos（theta）|00>+sin（theta）|11>，其中cos（θ）>=sin（θ），发现相应概率分布的局部内容位于1-sin（2* θ）和cos（2* θ）之间。对于家庭Psi（gamma）=（|00>+|11>+gamma*| 22>）/sqrt（2+gamma^2），发现gamma>2的非零局域含量。
2008-04-08 quant-ph
Quantum advantages of communication complexity from Bell nonlocality
交流游戏是研究物理理论局限性的重要工具。通信复杂性（CC）问题是一个典型的例子，其中几个分布式的各方试图联合计算一个给定的函数与有限的经典通信。在这项工作中，我们提出了一种方法来构造CC问题的贝尔测试在图论的方式。从一个实验相容图和相应的Bell检验函数出发，构造一个编码每条边信息的目标函数，然后利用该目标函数构造一个CC函数，通过预共享纠缠态，该CC函数的成功概率将超过任意经典策略。本文还讨论了基于Popescu-Rohrlich盒的无信令协议，在这种情况下成功概率可达1。
2021-06-01 quant-ph
Feats, Features and Failures of the PR-box
量子物理学最吸引人的特征之一是可以通过测量纠缠粒子获得的相关性的非定域性。最近，人们已经注意到，非局部性可以不参考希尔伯特空间形式主义进行研究。我在这里回顾的基本数学工具的属性用于这样的研究，所谓的Popescu-Rohrlich盒，在短PR盒。它的专长之一是模拟单态和其他非局部概率分布的相关性。它的特点之一是“非定域性异常”，对信息论任务有很大的推动作用。在它的失败，不可能复制所有的多部分布和平凡的允许动态。
2006-03-11 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
Test to separate quantum theory from non-signaling theories
贝尔检验将量子力学与经典的局域实在论物理学区分开来。然而，贝尔检验不能将量子物理与所有经典理论分开。补充了非信号相关性的经典设备，例如，Popescu-Rohrlich“非定域盒”可以通过贝尔测试，其概率至少与任何量子设备一样高。毕竟，量子纠缠不允许信号速度超过光速，因此在某种意义上是非信号相关性的较弱特例。可能在量子力学之下是一个更深层次的非信号理论。我们提出了一个测试，以区分量子理论从强大的非信号理论。该测试扩展了CHSH游戏，涉及三个类似空间的分离设备。共享三量子比特GHZ状态的量子设备可以通过测试，其概率比共享任意非信号相关性的经典设备高5.1%。更一般地说，我们给出了一个测试，k空间类分离的量子设备可以通过更高的概率比经典设备共享任意（k-1）-本地非信令相关。
2017-06-06 quant-ph
Tailored two-photon correlation and fair-sampling: a cautionary tale
我们证明了Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）贝尔不等式式的实验测试，该不等式似乎表现出超出量子力学限制的相关性。受傅立叶合成思想的启发，我们设计了测量轨道角动量（OAM）状态的特定叠加的分析仪，当一个分析仪相对于另一个旋转时，产生的符合曲线类似于方波。从这些曲线计算CHSH贝尔参数$S$，得到超过$S_{QM}=2\sqrt{2}$的Tsirelson界限的值。我们得到了$S=3.99\pm0.02$，这意味着几乎完美的非局部Popescu-Rohrlich相关性。$S$的“超量子”值仅在我们的实验中是可能的，因为我们的实验微妙地不符合公平采样。我们的贝尔测试失败的方式公平采样不是立即显而易见的，需要被测量的状态的知识。我们的实验强调了基于高维状态空间（如OAM）测量的贝尔型实验所需的谨慎，特别是在设备无关的量子协议出现时。
2013-08-22 quant-ph
Theory-independent limits on correlations from generalised Bayesian networks
贝叶斯网络为概率因果关系的推理提供了一个强大的工具，用于许多科学领域。然而，它们本质上是古典的。特别地，贝叶斯网络自然地产生贝尔不等式。受这种联系的启发，我们概括了经典贝叶斯网络的形式主义，以研究任意因果结构中的非经典相关性。我们的“广义贝叶斯网络”框架用任何广义概率理论的资源取代了潜在变量，最重要的是量子理论，但也包括Popescu-Rohrlich盒。我们得到三个主要的结果。首先，我们证明了所有的古典理论所需的可观察的条件独立性也持有我们的推广，为了实现这一点，我们扩展了经典的$d$分离定理，我们的设置。其次，我们发现概率的理论独立约束可以超越这些条件独立性。例如，我们发现，没有概率理论预测完美的相关性，三方之间只使用双方的共同原因。最后，我们开始分类的因果结构，如贝尔的情况下，可能会产生一个分离的经典，量子和一般概率的相关性。
2014-12-02 quant-ph
Canonical decomposition of quantum correlations in the framework of generalized nonsignaling theories
我们介绍的措施，贝尔discord（BD）和Mermin discord（MD），在非信号（NS）多面体的上下文中描述二分量子关联。这些措施将整个NS多面体分为四个区域，这取决于BD和/或MD是否为零。NS多面体的这种划分使我们能够获得一个3-分解，即任何具有两个二进制输入和两个二进制输出的二分盒都可以分解为Popescu-Rohrlich（PR）盒，最大局部盒和BD和MD等于零的局部盒。BD和MD量化了两种类型的非经典的关联所产生的所有量子关联态，既不是经典的量子态，也不是量子经典态。BD和MD为我们服务的半设备无关的证人的非经典的本地盒子，这些措施的非零值意味着不兼容的测量和非零量子不和谐只有当尺寸的测量状态是固定的。3-分解使我们能够将两种类型的非经典性的起源分别隔离到PR盒和与EPR转向相关的最大局部盒中。我们考虑一个量子多面体，有一个重叠的所有四个区域的完整NS多面体，以找出量子关联的约束。
2015-06-24 quant-ph
Witnessing Non-Classicality in a Simple Causal Structure with Three Observable Variables
本文研究三变量因果网络中尚未分析的Evans情景，证明后量子Popescu-Rohrlich型关联可违反其经典因果约束，并提供可推广的分析工具。
2022-11-23 quant-ph
Continuous-variable supraquantum nonlocality
超量子非定域性是指比量子理论所允许的非定域性更强的关联，但在后量子理论中仍然是物理上可以想象的，在尊重基本的不快于光的通信原理的意义上。虽然超量子关联在有限维系统中得到了较好的理解，但在无限维系统中却知之甚少。在这里，我们研究两个测量设置和无限多的结果，每个子系统的二分系统的超量子非局域性。我们开发了一种形式主义的通用无信号黑箱测量设备的连续输出的概率措施，而不是概率分布，这涉及到一些技术上的微妙之处。我们证明了一类超量子高斯关联的存在性，它违反了充分连续变量贝尔不等式的Tsirelson界。然后，我们介绍了连续变量版本的著名Popescu-Rohrlich（PR）盒，作为上述高斯的限制情况。最后，我们执行一组连续变量无信号相关的几何特征。也就是说，我们表明，连续变量PR盒的凸包是密集的无信令集。我们还表明，这些盒子是极端的一组无信号的行为，并提供证据表明，他们确实是唯一的极端点的无信号。我们的结果奠定了研究的基础，在连续变量系统中的广义概率理论。
2018-02-01 quant-ph
Geometric Decompositions of Bell Polytopes with Practical Applications
在由两个参与方、每个参与方两个测量设置和每个设置两个可能结果组成的（2，2，2）Bell实验中，如果实验服从无信号约束，则可接受的实验概率分布集完全表征为24个分布的凸包：8个Popescu-Rohrlich（PR）盒和16个局部确定性分布。在这里，我们改进这个结果表明，在（2，2，2）的情况下，任何非局部非信号分布总是可以唯一地表示为一个精确的PR盒和（最多）8个局部确定性分布的凸组合。在这种表示中，每个PR框将始终只与它所属的八个局部确定性分布的固定集合一起出现。这种分解有多个应用：我们证明了一个分析证明，最低检测效率，可以观察到的非局部性是$η>2/3$，即使是理论约束只有无信号的原则，我们开发新的算法，加快计算的重要统计功能的贝尔测试数据。最后，我们列举了（2，n，2）“链式贝尔”的情况下，无信号多面体的顶点，并发现在这种一般情况下，类似的分解结果是可能的。在这里，我们的结果使我们能够证明Barrett等人[1]中导出的关于局部/非局部混合物中局部理论的比例的界限的最优性，该比例可以从链式贝尔不等式的实验违反中推断出来。
2016-04-22 quant-ph
Bell's inequality and extremal nonlocal box from Hardy's test for nonlocality
50年前，贝尔通过他著名的不等式证明了量子理论是非定域的，把量子非定域性问题从一个品味问题变成了一个测试问题。几年后，哈代提出了一个不带不等式的非定域性检验，这是一种“有与无”的论证。对$n$粒子的Hardy检验导致了一个$n$ -partite Bell不等式，其中每个观测者有两个二分的局部测量，所有纠缠纯态都违反了这个不等式。我们的第一个结果是表明，Bell-Hardy不等式所产生的Hardy的非定域性测试是严格的任意数量的缔约方，即，它定义了给定场景中贝尔多面体的一个面。另一方面，量子理论并不是非定域的，因为它禁止信号，甚至不像非信号条件所允许的那样非定域，即，量子力学预测形成所谓的非信号多面体的严格子集。在每个观察者测量两个二分观测量的场景中，弗里茨建立了贝尔多面体和非信号多面体之间的对偶性：紧贝尔不等式，贝尔多面体的面，与极端非信号盒一一对应，非信号多面体的顶点。我们的第二个结果是为这个对偶性提供一个替代的和更直接的公式。作为一个例子，紧Bell-Hardy不等式产生了一个极值非信号盒，它是Popescu-Rohrlich盒的自然多部推广。
2014-10-10 quant-ph
A violation of the Tsirelson bound in the pre-quantum theory of trace dynamics
术语贝尔定理指的是一组密切相关的结果，这意味着量子力学与局部隐变量理论不相容。贝尔不等式（Bell's inequality）是这样的陈述：如果测量是在两个纠缠对的类空分离粒子上独立进行的，那么结果取决于隐变量的假设意味着结果之间的相关性有一个上限。量子力学预言的相关性违反了这个上限。CHSH不等式是一个特殊的贝尔不等式，其中经典相关性（即如果存在局部隐变量）可以取最大值2。量子力学违反了这个界限，允许更高的相关性界限，它可以取最大值$2\sqrt{2}$，称为Tsirelson界限。Popescu和Rohrlich表明，相对论因果关系的假设允许CHSH相关性的更高界限，该值为4。为什么来自因果关系的界限高于齐尔森界限？是否存在违反Tsirelson界限的相对论因果动力学理论？在本文中，我们肯定地回答这个问题。我们表明，前量子理论的痕迹动力学，其中量子理论是新兴的热力学近似，允许CHSH相关采取高于$2\sqrt{2}$的值。我们解释我们的发现表明，量子理论是近似的，从更一般的理论的痕迹动力学。
2022-08-03 hep-th quant-ph
No-go theorem for quantum realization of extremal correlations
本文证明在任意上下文性场景中，极端非确定性关联无法通过投影测量或最一般的 POVM 实现，任何量子实现都可由经典随机性模拟。
2025-09-18 cs.DM quant-ph
Adversarial Limits of Quantum Certification: When Eve Defeats Detection
Independent Researcher（独立研究者）
本研究揭示了量子认证中经典对手通过掺杂可逃避检测，提出跨分布校准方法以修正安全评估中的系统性误差。
2025-12-04 cs.AI quant-ph
