論文の概要: Time-Delocalized Local Measurements in an Indefinite Causal Order
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.11878v1
- Date: Mon, 13 Apr 2026 18:00:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-15 19:11:32.041788
- Title: Time-Delocalized Local Measurements in an Indefinite Causal Order
- Title（参考訳）: 不確定因果順序における時間非局在局所測定
- Authors: Yann Valibouse, Martí Cladera-Rosselló, Michael Antesberger, Patrick Lima, Philip Walther, Lee A. Rozema,
- Abstract要約: 局所的な読み出しを必要とする新しい量子スイッチプロトコルを導入する。
我々のプロトコルは、局所的な読み出しを必要とする新しい量子スイッチプロトコルのクラスを可能にするだけでなく、パスコヒーレンス保存のための一般的な方法も提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Processes with indefinite causal order (ICO), such as the quantum switch, are an emerging resource for quantum tasks and a fundamental test bed for studies of temporal correlations in quantum mechanics. A limitation of past photonic implementations of the quantum switch, however, is their inability to perform measurements inside the switch without either destroying the superposition of causal orders or delaying readout until the after the quantum switch. Measurements where the results are read out locally are needed for several applications of ICO, but also for a loophole-free verification of ICO. Here, we overcome past limitations by introducing a $\mathit{local}$ measurement scheme and coupling the photon in the switch to a $\mathit{time-delocalized}$ ancilla system. We experimentally realize this protocol using a photonic quantum switch with post-selected linear optical logic gates. Our method ensures that the measurement apparatus interacts with the system at two distinct times and yet yields a single outcome. We use a quantum eraser measurement to preserve the ICO, which we certify by measuring a causal witness and finding a negative value of $\mathcal{C}_W \approx -0.305 (1)$. Furthermore, by explicitly realizing a time-delocalized ancilla system, our protocol not only enables a new class of quantum switch protocols requiring local readout, but also provides a general method for path-coherence-preserving measurements with broad applications beyond ICO.
- Abstract（参考訳）: 量子スイッチのような不定因数順序(ICO)のプロセスは、量子タスクの新たな資源であり、量子力学における時間的相関を研究するための基礎的なテストベッドである。
しかし、量子スイッチの過去のフォトニック実装の制限は、因果順序の重畳を破壊したり、量子スイッチの後まで読み出しを遅らせることなく、スイッチ内で測定を行うことができないことである。
結果がローカルに読み出される場合の測定は、ICOのいくつかの応用だけでなく、ICOの抜け穴のない検証にも必要である。
ここでは、$\mathit{local}$測定スキームを導入し、スイッチ内の光子を$\mathit{time-delocalized}$ ancillaシステムに結合することで、過去の制限を克服する。
選択後の線形論理ゲートを持つフォトニック量子スイッチを用いて,このプロトコルを実験的に実現した。
本手法は, 測定装置が2つの異なるタイミングでシステムと相互作用し, 単一の結果が得られることを保証している。
我々は、ICOの保存に量子消去器の測定を用い、因果証人を測定し、負の値を$\mathcal{C}_W \approx -0.305 (1)$とすることで認証する。
さらに,タイムデローカライズされたアンシラシステムを明示的に実現することにより,このプロトコルは局所的な読み出しを必要とする新しい量子スイッチプロトコルのクラスを可能にするだけでなく,ICO以外の幅広いアプリケーションを用いたパスコヒーレンス保存のための一般的な方法も提供する。
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