論文の概要: Orbital Angular Momentum Experimental Bound on the Maximum Predictive Power of Physical Theories in Multi-Dimensional Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.03109v1
• Date: Mon, 06 Jan 2025 16:17:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-07 17:05:56.446964
• Title: Orbital Angular Momentum Experimental Bound on the Maximum Predictive Power of Physical Theories in Multi-Dimensional Systems
• Title（参考訳）: 多次元システムにおける物理理論の最大予測力に基づく軌道角運動量実験
• Authors: Jianqi Sheng, Dongkai Zhang, Lixiang Chen,
• Abstract要約: 任意の次元系に対する量子力学の予測力を向上できる理論は存在しないことを示す。 我々は、任意の代替理論によって達成可能な最大ポテンシャル予測パワーと実験的に観測可能な相関を結合する。 我々の発見は量子力学の基礎的理解を深め、高次元量子暗号の有意義な可能性を秘めている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.433758865948252
• License:
• Abstract: The completeness of quantum mechanics in predictive power is a central question in its foundational study. While most investigations focus on two-dimensional systems, high-dimensional systems are more general and widely applicable. Building on the non-extensibility theorem by Colbeck and Renner [Phys. Rev. Lett. 101, 050403 (2008)], which established that no higher theory can enhance the predictive power of quantum mechanics for two-dimensional systems, we extend this result to arbitrarily dimensional systems. We connect maximum potential predictive power achievable by any alternative theory to experimentally observable correlations, and establish optimal experimental bounds across varying dimensions by exploiting two-photon orbital angular momentum entangled states with entanglement concentration. These bounds falsify a broader class of alternative theories, including Bell's and Leggett's models, and those that remain theoretically ambiguous or experimentally unverified. Our findings not only deepen the foundational understanding of quantum mechanics but also hold significant potential for high-dimensional quantum cryptography.
• Abstract（参考訳）: 予測力における量子力学の完全性は、その基礎研究の中心的な問題である。 ほとんどの研究は二次元系に焦点を当てているが、高次元系はより一般的で広く応用できる。 コルベックとレンナーによる非拡張性定理 (Phys. Lett. 101, 050403 (2008)) に基づいて、高次理論が2次元系の量子力学の予測力を高めることができないことを証明し、この結果を任意の次元系に拡張する。 我々は、任意の代替理論によって達成可能な最大ポテンシャル予測パワーを実験的に観測可能な相関に結合し、2光子軌道角運動量絡み状態と絡み合う濃度を利用して、様々な次元の最適実験境界を確立する。 これらの境界は、ベルのモデルやレゲットのモデル、理論上曖昧で実験的に証明されていない理論を含む、より広範な代替理論のクラスを偽造する。 我々の発見は量子力学の基礎的な理解を深めるだけでなく、高次元量子暗号にも大きな可能性を秘めている。

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