論文の概要: Generalised Kochen-Specker Theorem for Finite Non-Deterministic Outcome Assignments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.09186v2
- Date: Tue, 15 Oct 2024 10:05:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-16 13:57:54.768103
- Title: Generalised Kochen-Specker Theorem for Finite Non-Deterministic Outcome Assignments
- Title(参考訳): 有限非決定論的アウトカム割り当てのための一般化されたコチェンスペクトル理論
- Authors: Ravishankar Ramanathan,
- Abstract要約: Kochen-Specker (KS) の定理は、集合 $0, p, 1-p, 1$ for $p in [0,1/d) cup (1/d, 1/2]$ で結果を与えるような隠れ変数理論を規定する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License:
- Abstract: The Kochen-Specker (KS) theorem is a cornerstone result in quantum foundations, establishing that quantum correlations in Hilbert spaces of dimension $d \geq 3$ cannot be explained by (consistent) hidden variable theories that assign a single deterministic outcome to each measurement. Specifically, there exist finite sets of vectors in these dimensions such that no non-contextual deterministic ($\{0,1\}$) outcome assignment is possible obeying the rules of exclusivity and completeness - that the sum of value assignments to any $d$ mutually orthogonal vectors be equal to $1$. Another central result in quantum foundations is Gleason's theorem that justifies the Born rule as a mathematical consequence of the quantum formalism. The KS theorem can be seen as a consequence of Gleason's theorem and the logical compactness theorem. Notably, Gleason's theorem also indicates the existence of KS-type finite vector constructions to rule out other finite alphabet outcome assignments beyond the $\{0,1\}$ case. Here, we propose a generalisation of the KS theorem that rules out hidden variable theories with outcome assignments in the set $\{0, p, 1-p, 1\}$ for $p \in [0,1/d) \cup (1/d, 1/2]$. The case $p = 1/2$ is especially physically significant. We show that in this case the result rules out (consistent) hidden variable theories that are fundamentally binary, i.e., theories where each measurement has fundamentally at most two outcomes (in contrast to the single deterministic outcome per measurement ruled out by KS). We present a device-independent application of this generalised KS theorem by constructing a two-player non-local game for which a perfect quantum winning strategy exists (a Pseudo-telepathy game) while no perfect classical strategy exists even if the players are provided with additional no-signaling resources of PR-box type (with marginal probabilities in $\{0,1/2,1\}$).
- Abstract(参考訳): Kochen-Specker (KS) の定理は、次元$d \geq 3$のヒルベルト空間における量子相関は、それぞれの測定に単一の決定論的結果を割り当てる(一貫性のある)隠れ変数理論では説明できないという、量子基盤における基礎的な結果である。
具体的には、これらの次元に有限個のベクトル集合が存在し、非文脈決定論的(\{0,1\}$)な結果代入が排他性と完全性の規則に従うことは不可能であり、任意の$d$への値代入の和は互いに直交ベクトルに等しい。
量子基底におけるもう一つの中心的な結果は、量子形式論の数学的結果としてボルン則を正当化するグリーソンの定理である。
KS定理は、グリーソンの定理と論理コンパクト性定理の結果と見なすことができる。
特に、グリーソンの定理は、$\{0,1\}$ 以外の有限アルファベット結果の代入を除外する KS 型有限ベクトル構成の存在を示唆している。
ここでは、KS定理の一般化を提案し、集合 $\{0, p, 1-p, 1\}$ for $p \in [0,1/d) \cup (1/d, 1/2]$ における結果の割り当てで隠れ変数理論を規則化する。
例えば、$p = 1/2$ は特に物理的に重要である。
この場合の結果は、基本的に二進数である隠れ変数理論、すなわち、各測定が少なくとも2つの結果(KSによって決定される測定ごとの1つの決定論的結果とは対照的に)を除外する(一貫性のある)ことが示される。
この一般化KS定理のデバイス非依存的な応用として、完全量子勝利戦略(擬似テレパシーゲーム)が存在するが、プレイヤがPRボックス型の余分な符号なし資源($$\{0,1/2,1\}$)を与えられたとしても、完全古典的戦略が存在しない2つのプレイヤー非局所ゲームを構築する。
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