論文の概要: Spin-bounded correlations: rotation boxes within and beyond quantum theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.09278v1
• Date: Thu, 14 Dec 2023 19:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-18 18:13:44.213708
• Title: Spin-bounded correlations: rotation boxes within and beyond quantum theory
• Title（参考訳）: スピン境界相関:量子理論内外における回転箱
• Authors: Albert Aloy, Thomas D. Galley, Caroline L. Jones, Stefan L. Ludescher, Markus P. Mueller
• Abstract要約: 量子論がスピン 0, 1/2, 1 に対して最も一般的な回転相関を持つことを証明している。 また、スピンの3/2の超量子リソースが同じスピンの全ての量子リソースより優れているようなメトロジーゲームも証明する。 結果は空間がどのように量子論の構造を制約するかという問題に照らされる。
• 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: How can detector click probabilities respond to spatial rotations around a fixed axis, in any possible physical theory? Here, we give a thorough mathematical analysis of this question in terms of "rotation boxes", which are analogous to the well-known notion of non-local boxes. We prove that quantum theory admits the most general rotational correlations for spins 0, 1/2, and 1, but we describe a metrological game where beyond-quantum resources of spin 3/2 outperform all quantum resources of the same spin. We prove a multitude of fundamental results about these correlations, including an exact convex characterization of the spin-1 correlations, a Tsirelson-type inequality for spins 3/2 and higher, and a proof that the general spin-J correlations provide an efficient outer SDP approximation to the quantum set. Furthermore, we review and consolidate earlier results that hint at a wealth of applications of this formalism: a theory-agnostic semi-device-independent randomness generator, an exact characterization of the quantum (2,2,2)-Bell correlations in terms of local symmetries, and the derivation of multipartite Bell witnesses. Our results illuminate the foundational question of how space constrains the structure of quantum theory, they build a bridge between semi-device-independent quantum information and spacetime physics, and they demonstrate interesting relations to topics such as entanglement witnesses, spectrahedra, and orbitopes.
• Abstract（参考訳）: 任意の物理理論において、検出器クリック確率は固定軸まわりの空間回転にどのように反応するか? ここでは、この問題を「回転箱」という観点から詳細に数学的解析し、これはよく知られた非局所箱の概念に類似する。 量子論はスピン 0, 1/2, 1 の最も一般的な回転相関を持つことを証明しているが、スピン 3/2 の超量子資源が同じスピンの全ての量子資源を上回るようなメトロロジーゲームを記述する。 スピン-1相関の厳密な凸キャラクタリゼーション、スピン3/2以上のtsirelson型不等式、一般スピンj相関が量子集合に対する効率的な外部sdp近似を提供するという証明を含む、これらの相関に関する多くの基本的な結果を証明する。 さらに、理論に依存しない半デバイス独立なランダム性生成器、局所対称性の項における量子(2,2,2)-ベル相関の正確な特徴づけ、および多部構成のベル証人の導出など、この形式主義の豊富な応用を示唆する初期の結果をレビューし、統合する。 我々の結果は、空間が量子理論の構造をいかに制限するかという根本的な問題、半デバイス非依存の量子情報と時空物理学の間の橋を築き、絡み合いの目撃者、スペクトル、軌道論といったトピックと興味深い関係を示す。

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