論文の概要: Experimental violation of a Bell-like inequality for causal order

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20516v1
• Date: Wed, 25 Jun 2025 15:04:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.803506
• Title: Experimental violation of a Bell-like inequality for causal order
• Title（参考訳）: 因果順序に対するベル様不等式の実験的検討
• Authors: Yu Guo, Hao Tang, Xiao-Min Hu, Yun-Feng Huang, Chuan-Feng Liu, Guang-Can Guo, Giulio Chiribella, Bi-Heng Liu,
• Abstract要約: 不確定因果順序は、量子情報処理のリソースを提供する。 光合成装置を用いたベル状不平等の因果順序に対する実験的違反を報告した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.0149746383755325
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum mechanics allows for coherent control over the order in which different processes take place on a target system, giving rise to a new feature known as indefinite causal order. Indefinite causal order provides a resource for quantum information processing, and can be in principle be detected by the violation of certain inequalities on the correlations between measurement outcomes observed in the laboratory, in a similar way as quantum nonlocality can be detected by the violation of Bell inequalities. Here we report the experimental violation of a Bell-like inequality for causal order using a photonic setup where the order of two optical processes is controlled by a single photon of a polarization-entangled photon pair. Our proof-of-principle demonstration overcomes major technical challenges, including the need of high-speed quantum operations in photonic time-bin encoding, nanosecond synchronization of active optical and electronic elements to meet the target required for spacelike separation, and active temperature stabilization of a Mach-Zehnder interferometer to ensure statistically significant violations. These experimental advances enable a statistically significant violation of the causal inequality, and open up a path towards a device-independent certification of indefinite order of events with uncharacterized quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 量子力学は、異なるプロセスがターゲットシステムで実行される順序をコヒーレントに制御し、不確定因果順序と呼ばれる新しい特徴を生み出す。 不定因果順序は、量子情報処理のリソースを提供し、原理的には、実験室で観測された測定結果間の相関関係に特定の不等式が違反することで、ベルの不等式が違反することによって量子非局所性を検出するのと同様の方法で検出することができる。 本稿では,2つの光過程の順序を光子対の単一光子で制御するフォトニック装置を用いて,因果秩序に対するベル様不等式の実験的な違反を報告する。 我々の実証実験は、フォトニック時間ビン符号化における高速量子演算の必要性、空間的分離に必要なターゲットを満たすためのアクティブ光学素子と電子素子のナノ秒同期、統計的に重要な違反を確実にするためのマッハ・ツェンダー干渉計のアクティブ温度安定化など、主要な技術的課題を克服する。 これらの実験的な進歩により、因果不等式を統計的に有意に破り、不定値量子デバイスによる不定値イベントのデバイス非依存の認証への道を開くことができる。

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