論文の概要: Witnessing the non-objectivity of an unknown quantum dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.15638v2
• Date: Wed, 7 Dec 2022 16:33:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-17 15:01:12.006790
• Title: Witnessing the non-objectivity of an unknown quantum dynamics
• Title（参考訳）: 未知量子力学の非客観性について
• Authors: Davide Poderini, Giovanni Rodari, George Moreno, Emanuele Polino, Ranieri Nery, Alessia Suprano, Cristhiano Duarte, Fabio Sciarrino and Rafael Chaves
• Abstract要約: 客観性はベルのような不等式を意味することを示す。 環境の異なる部分を探索するオブザーバは、与えられた観測可能な測定結果に同意することができる。 しかし、そのような結果は、固定された可観測性を持つ量子系の性質とは全く無関係である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6745502291821955
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum Darwinism offers an explanation for the emergence of classical objective features -- those we are used to at macroscopic scales -- from quantum properties at the microscopic level. The interaction of a quantum system with its surroundings redundantly proliferates information to many parts of the environment, turning it accessible and objective to different observers. But given that one cannot probe the quantum system directly, only its environment, how to witness whether an unknown quantum property can be deemed objective or not? Here we propose a probabilistic framework to analyze this question and show that objectivity implies a Bell-like inequality. Among several other results, we show quantum violations of this inequality, a device-independent proof of the non-objectivity of quantum correlations that give rise to the phenomenon we name "collective hallucination": observers probing distinct parts of the environment can agree upon their measurement outcome of a given observable but such outcome can be totally uncorrelated from the property of the quantum system that fixed observable should be probing. We also implement an appealing photonic experiment where the temporal degree of freedom of photons is the quantum system of interest, while their polarization acts as the environment. Employing a fully black-box approach, we achieve the violation of a Bell inequality, thus certifying the non-objectivity of the underlying quantum dynamics in a fully device-independent framework.
• Abstract（参考訳）: 量子ダーウィン主義(Quantum Darwinism)は、顕微鏡レベルでの量子特性から古典的な客観的特徴(マクロスケールで使用されるもの)の出現を説明する。 量子システムとその周囲との相互作用は、情報を環境の多くの部分に冗長に増殖させ、異なる観測者にアクセスしやすく客観的にさせる。 しかし、量子系を直接、その環境だけを探査できないことを考えれば、未知の量子特性が客観的であるかどうかをどう確かめるか? 本稿では,この問題を分析し,客観性がベル的不等式を意味することを示す確率的枠組みを提案する。 この不等式を量子的に破る証拠は、我々が「集合的幻覚」と呼ぶ現象を引き起こす量子相関の非対象性(英語版)をデバイスに依存しない証明である: 環境の異なる部分を探索する観察者は、与えられた観測可能な観測結果について合意できるが、そのような結果は固定された観測可能な量子システムの特性と全く無関係である。 また、光子の時間的自由度が関心の量子系であり、その偏光が環境として機能する、魅力的なフォトニック実験も実施する。 完全にブラックボックスなアプローチを採用し、ベルの不等式を破ることで、完全にデバイスに依存しない枠組みで基礎となる量子力学の非対象性を保証する。

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