論文の概要: Bosonic fields in states with undefined particle numbers possess detectable non-contextuality features, plus more

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.09440v1
• Date: Thu, 19 May 2022 09:56:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-12 16:03:48.434352
• Title: Bosonic fields in states with undefined particle numbers possess detectable non-contextuality features, plus more
• Title（参考訳）: 未定義の粒子数を持つ状態におけるボゾン場は、検出可能な非文脈的特徴を有する。
• Authors: Konrad Schlichtholz, Antonio Mandarino, Marek \.Zukowski
• Abstract要約: 粒子の数が本質的に未定義の状況に対する文脈性証明を定式化することは可能か? 2つのモードにおけるボソン数状態の観点から、$mathfraksu(2)$代数の表現を導入する。 導入した観測器は,局所現実主義の違反を明らかにし,絡み合いの指標を定式化するために便利で効率的であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Most of the paradoxical, for the classical intuition, features of quantum theory were formulated for situations which involve a fixed number of particles. While one can now find a formulation of Bell's theorem for quantum fields, a Kochen-Specker-type reasoning is usually formulated for just one particle, or like in the case of Peres-Mermin square for two. A question emerges. Is it possible to formulate a contextuality proof for situation in which the numbers of particles are fundamentally undefined? We address this problem for bosonic fields. We introduce a representation of the $\mathfrak{su}(2)$ algebra in terms of boson number states in two modes that allows us to assess nonclassicality of states of bosonic fields. As a figure of merit of a nonclassical behaviour we analyze first of all contextuality, and we show that the introduced observables are handy and efficient to reveal violation of local realism, and to formulate entanglement indicators. We construct a method which extends the Kochen-Specker contextuality to bosonic quantum fields. A form of an inequality is derived using a suitable version of the Peres-Mermin square. The entanglement indicators use a witness built with specially defined Pauli-like observables. Finally, Bell-nonclassicality is discussed: an inequality that involves the expectation values of pairs of the Pauli-like operators is presented. The introduced indicators are shown to be effective, e.g. they reveal nonclassicality in situaations involving undefined boson numbers. This is shown via quantum optical examples of the $2\times 2$ bright squeezed vacuum state, and a recently discussed bright-GHZ state resulting from multiple three photon emissions in a parametric process.
• Abstract（参考訳）: 古典的直観に対するパラドックスの殆どは、固定された粒子数を含む状況のために量子論の特徴が定式化された。 量子場に対するベルの定理の定式化を見つけることができるが、kochen-specker型推論は通常1つの粒子に対して定式化される。 疑問が浮かび上がる。 粒子の数が本質的に未定義の状況に対する文脈性証明を定式化することは可能か? 我々はこの問題をボソニック場で扱う。 ボソニック場の状態の非古典性を評価する2つのモードにおいて、ボゾン数状態の項で $\mathfrak{su}(2)$ algebra の表現を導入する。 非古典的行動の長所の1つとして,すべての文脈をまず分析し,導入された可観測性は局所的現実主義の違反を明らかにし,絡み合い指標を定式化するのに便利かつ効率的であることを示す。 本研究では,コッヘン・スペックの文脈性をボソニック量子場に拡張する手法を提案する。 不等式の形式はペレス=メルミン正方形の適切なバージョンを用いて導出される。 絡み合いの指標は、特別に定義されたパウリのような観測物で作られた目撃者を用いる。 最後にベル非古典性について議論し、パウリ様作用素の対の期待値を含む不等式を示す。 導入された指標は有効であることが示され、例えば、未定義のボソン数を含む非古典性を示す。 これは2\times 2$ bright squeezed vacuum stateの量子光学的な例と、パラメトリック過程における複数の光子放出による最近議論されたbright-ghz状態によって示される。

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