論文の概要: Towards an Experimental Device-Independent Verification of Indefinite Causal Order

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.16949v1
• Date: Fri, 20 Jun 2025 12:32:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-23 19:00:05.441008
• Title: Towards an Experimental Device-Independent Verification of Indefinite Causal Order
• Title（参考訳）: 不確定因果順序のデバイス非依存検証に向けて
• Authors: Carla M. D. Richter, Michael Antesberger, Huan Cao, Philip Walther, Lee A. Rozema,
• Abstract要約: 本稿では,不確定因果順序を検証するためのデバイス非依存プロトコルの最初の実装を提案する。 これは、不確定因果順序のデバイス非依存的な検証に向けた重要なステップである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In classical physics, events follow a definite causal order: the past influences the future, but not the reverse. Quantum theory, however, permits superpositions of causal orders -- so-called indefinite causal orders -- which can provide operational advantages over classical scenarios. Verifying such phenomena has sparked significant interest, much like earlier efforts devoted to refuting local realism and confirming the quantum entanglement. To date, demonstrations of indefinite causal order have all been based a process called the quantum switch and have relied on device-dependent or semi-device-independent protocols. A recent theoretical development introduced a Bell-like inequality that allows for fully device-independent verification of indefinite causal order in a quantum switch. Here we implement this verification by experimentally violating this inequality. In particular, we measure a value of $1.8427 \pm 0.0038$, which is 24 standard deviations above the classical bound of $1.75$. Our work presents the first implementation of a device-independent protocol to verify indefinite causal order, albeit in the presence of experimental loopholes. This represents an important step towards the device-independent verification of an indefinite causal order, and provides a context in which to identify loopholes specifically related to the verification of indefinite causal order.
• Abstract（参考訳）: 古典物理学において、事象は明確な因果順序に従う:過去は未来に影響を与えるが、逆ではない。 しかし量子論は、因果順序(いわゆる不定因果順序)の重ね合わせを許し、古典的なシナリオよりも運用上の優位性を提供できる。 このような現象の検証は、局所現実主義の否定と量子的絡み合いの確認に費やされた初期の取り組みと同様に、大きな関心を呼んだ。 これまで、不確定因果順序の実証はすべて、量子スイッチと呼ばれるプロセスに基づいており、デバイス依存またはセミデバイス非依存のプロトコルに依存してきた。 最近の理論的発展はベルのような不等式を導入し、量子スイッチにおける不確定因果順序の完全なデバイス非依存の検証を可能にした。 ここでは、この不等式を実験的に違反することで、この検証を実施する。 特に、1.8427 \pm 0.0038$は、古典的境界の1.75$を超える24の標準偏差である。 本研究は,実験的な抜け穴が存在するにもかかわらず,不確定因果順序を検証するためのデバイス非依存プロトコルの最初の実装を示す。 これは、不定因果順序のデバイス非依存的な検証に向けた重要なステップであり、不定因果順序の検証に特に関連する抜け穴を識別するコンテキストを提供する。

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