論文の概要: Complementarity Beyond Definite Causal Order

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.27780v1
• Date: Sun, 29 Mar 2026 17:24:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-31 23:18:45.114155
• Title: Complementarity Beyond Definite Causal Order
• Title（参考訳）: 一定の因果順序を超える相補性
• Authors: Mohd Asad Siddiqui, Md Qutubuddin, Tabish Qureshi,
• Abstract要約: 本研究では,経路の識別性,空間的コヒーレンス,因果順序間のコヒーレンスを同時に捉える線形加法的相補関係が存在しないことを示す。 結果は、相補性は基本的に因果構造によって形成されており、一般に、還元された量子状態のレベルだけでは完全に捕獲できないことを証明している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Wave--particle duality is a cornerstone of quantum mechanics, traditionally formulated under definite causal order. We investigate how complementarity is modified when the temporal order of operations is coherently superposed, as in the quantum switch. We show that no universal linear additive complementarity relation exists that simultaneously captures path distinguishability, spatial coherence, and coherence between causal orders. This reveals a fundamental separation between spatial and causal resources, which reside on different subsystems and are therefore not jointly constrained by a single quantum state. While tracing out the order qubit recovers the standard duality relation at the level of the reduced quanton--detector state, coherence between causal orders is not accessible at the level of the reduced description. To capture this contribution, we introduce \emph{causal coherence}, defined as the coherence of the order qubit, which quantifies interference between alternative causal orders and is operationally measurable; we construct explicit processes in which spatial duality is saturated while causal coherence is maximal. We further show that complementarity admits a state-dependent entropic formulation based on incompatible measurements on the causal degree of freedom; unlike generic state-dependent relations, this formulation arises from a universal uncertainty principle and provides a canonical operationally meaningful description. These results establish that complementarity is fundamentally shaped by causal structure and cannot, in general, be fully captured at the level of reduced quantum states alone.
• Abstract（参考訳）: 波動-粒子双対性(Wave- Particle duality)は、伝統的に定性的な因果順序で定式化された量子力学の基盤である。我々は、量子スイッチのように、操作の時間的順序がコヒーレントに重畳されたときに、どのように相補性が修正されるかを調べる。我々は、経路の区別性、空間的コヒーレンス、因果順序のコヒーレンスを同時に捉える普遍線型加法的相補性関係が存在しないことを示す。これは、異なるサブシステムに存在し、従って単一の量子状態によって束縛されない空間的資源と因果的資源の根本的な分離を明らかにする。秩序を追尾するクォービットは、量子オン-検出器状態のレベルが小さくなると、標準的な双対関係を回復させる。 この寄与を捉えるために,代用因果順序間の干渉を定量化し,操作的に測定可能な位数 qubit のコヒーレンスとして定義される 'emph{causal coherence} を導入し,因果コヒーレンスを最大化しながら空間的双対性が飽和する明示的なプロセスを構築した。 さらに、相補性は、自由の因果度に関する不整合の測定に基づいて、状態依存のエントロピーの定式化を許容することを示し、この定式化は、一般的な状態依存関係とは異なり、普遍的な不確実性原理から生じ、正規に運用的に意味のある記述を提供する。 これらの結果は、相補性は基本的に因果構造によって形成されており、一般に、還元された量子状態のレベルだけでは完全に捕獲できないことを証明している。

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