論文の概要: Experimental device-independent certification of indefinite causal order
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.04643v1
- Date: Wed, 06 Aug 2025 17:07:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-07 20:09:22.837438
- Title: Experimental device-independent certification of indefinite causal order
- Title（参考訳）: 不定因果順序のデバイス非依存的証明
- Authors: Dengke Qu, Quan Lin, Lei Xiao, Xiang Zhan, Peng Xue,
- Abstract要約: 空間的に分離された絡み合った光子を用いて因果不等式を実験的に検証した。
この結果は、不確定因果順序の完全な理解に向けての道のりと、量子情報処理への応用の可能性を示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.01526727292497
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Understanding the physical world fundamentally relies on the assumption that events are temporally ordered, with past events serving as causes for future ones. However, quantum mechanics permits events to occur in a superposition of causal orders, providing new types of quantum resources for quantum information tasks. Previous demonstrations of indefinite causal order have relied on a process known as quantum switch and depended on specific assumptions about the devices used in the laboratory. Recently, a theoretical scheme for the certification of indefinite causal order in the quantum switch has been obtained solely from the output statistics of the devices, analogous to the device-independent proofs of nonlocality through violations of the Bell inequality. Here, we report an experimental verification of the causal inequality using spacelike-separated entangled photons, where one photon functions as the control qubit in a quantum switch and the other serves as an additional observer. Through local measurement statistics, we observe a violation of the causal inequality by 24 standard deviations. This work provides evidence for a device-independent certification of indefinite causal order, relying solely on observed correlations without requiring device characterization. Our results pave the way toward a complete understanding of indefinite causal order and its potential applications in quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 物理的世界を理解することは、事象が時間的に順序づけられているという仮定に基本的に依存しており、過去の出来事が将来の出来事の原因となる。
しかし、量子力学は、因果順序の重ね合わせで事象が発生することを許容し、量子情報処理のための新しいタイプの量子資源を提供する。
これまでの不確定因果順序の実証は、量子スイッチと呼ばれるプロセスに依存しており、実験室で使用されるデバイスに関する特定の仮定に依存している。
近年、ベルの不等式違反による非局所性のデバイス非依存的な証明に類似した装置の出力統計から、量子スイッチにおける不確定因数順序の証明に関する理論的スキームが得られた。
本稿では,空間的に分離された絡み合った光子を用いて因果不等式を実験的に検証し,一方の光子が量子スイッチの制御量子ビットとして機能し,もう一方の光子が追加観測者として機能することを示した。
局所的な測定統計により,24の標準偏差による因果不等式違反が観察された。
この研究は、デバイス特性を必要とせず、観測された相関にのみ依存する、不確定因果順序のデバイス非依存の証明の証拠を提供する。
この結果は、不確定因果順序の完全な理解に向けての道のりと、量子情報処理への応用の可能性を示している。
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