論文の概要: Embedding cyclic causal structures in acyclic spacetimes: no-go results
for process matrices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.11245v1
- Date: Mon, 21 Mar 2022 18:12:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-21 04:47:46.956330
- Title: Embedding cyclic causal structures in acyclic spacetimes: no-go results
for process matrices
- Title（参考訳）: 非巡回時空における循環因果構造埋め込み:プロセス行列のノーゴー結果
- Authors: V. Vilasini and Renato Renner
- Abstract要約: 因果関係は時空構造や、因果関係の全く異なる概念に対応する情報理論構造に基づいて定義することができる。
我々は、これらの2つの概念をアンタングル化し、時空上で量子系が非局在化されるシナリオにおいて、それらの互換性を特徴付ける一般的なフレームワークを開発する。
我々の研究は、我々が詳細に論じている不定因果構造の運用上の意味に光を当てている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.847980206213335
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Causality can be defined in terms of a space-time structure or based on
information-theoretic structures, which correspond to very different notions of
causation. When analysing physical experiments, these notions must be put
together in a compatible manner. The process matrix framework describes quantum
indefinite causal structures in the information-theoretic sense, but the
physicality of such processes remains an open question. At the same time, there
are several experiments in Minkowski spacetime (which implies a definite
spacetime notion of causality) that claim to have implemented indefinite
information-theoretic causal structures, suggesting an apparent tension between
these notions. To address this, we develop a general framework that
disentangles these two notions and characterises their compatibility in
scenarios where quantum systems may be delocalised over a spacetime. The
framework first describes a composition of quantum maps through feedback loops,
and then the embedding of the resulting (possibly cyclic) signalling structure
in an acyclic spacetime. Relativistic causality then corresponds to the
compatibility of the two notions of causation. We reformulate the process
matrix framework here and derive a number of no-go results for physical
implementations of process matrices in a spacetime. These reveal that it is
impossible to physically implement indefinite causal order processes with
spacetime localised systems, and also characterise the degree to which they
must be delocalised. Further, we show that any physical implementation of an
indefinite order process can ultimately be fine-grained to one that admits a
fixed acyclic information-theoretic causal order that is compatible with the
spacetime causal order, thus resolving the apparent paradox. Our work sheds
light on the operational meaning of indefinite causal structures which we
discuss in detail.
- Abstract（参考訳）: 因果関係は時空構造や、因果関係の全く異なる概念に対応する情報理論構造に基づいて定義することができる。
物理実験を分析するとき、これらの概念は相性のある方法で組み合わなければならない。
プロセスマトリックスフレームワークは、情報理論の意味で量子不定因果構造を記述するが、そのようなプロセスの物理的性質は未解決の問題である。
同時に、ミンコフスキー時空には、情報理論的な因果構造を実装したと主張するいくつかの実験(これは因果性の明確な時空概念を意味する)があり、これらの概念の間に明らかな緊張関係が示唆されている。
そこで我々は,これらの2つの概念を混同し,時空上で量子システムが非局在化されるシナリオにおいて,それらの互換性を特徴付ける汎用フレームワークを開発する。
このフレームワークはまずフィードバックループを通して量子マップの合成を記述し、その後非循環時空における(おそらく巡回的な)シグナル構造を埋め込む。
相対論的因果関係は2つの因果関係の概念の互換性に対応する。
ここではプロセス行列の枠組みを再構成し、時空におけるプロセス行列の物理実装について、無数の結果を導出する。
これらのことは、時空局所化システムで不確定因果順序過程を物理的に実装することは不可能であり、またそれらが非局在化される程度を特徴づけることを明らかにしている。
さらに,不定次数過程の物理的実装は,時空因果順序と適合する固定的な非循環的情報理論的因果順序を持つものに対して最終的に細粒化され,明らかなパラドックスを解消できることを示した。
我々の研究は、詳細に議論する無期限因果構造の操作的意味に光を当てている。
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