論文の概要: Causal confusion in quantum systems: distinguishing direct cause and common cause

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.10004v1
• Date: Wed, 07 Oct 2026 12:59:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 21:58:22.914354
• Title: Causal confusion in quantum systems: distinguishing direct cause and common cause
• Title（参考訳）: 量子系における因果混乱 : 直接原因と共通原因の区別
• Abstract要約: チャネルが何らかの入力状態に対して因果的混乱を示すことは、それが正部分変換(PPT)チャネルである場合に限り証明する。 入力状態が存在するキュービットチャネルの集合を、絡み合うチャネルの集合として因果的混乱を引き起こす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The joint expectation values of quantum observables measured by two parties typically depend on the causal structure of the measurement protocol. The two causal structures we investigate here are the direct-cause scenario, in which a single quantum state is measured twice in series with a general quantum channel between measurements, and the common-cause scenario, in which a shared bipartite quantum state is measured in parallel. Through a variety of examples of qubit channels with tunable parameters, we identify the full set of input states where the direct-cause joint expectation values of Pauli observables coincide with those obtained from a common cause, a situation that we call causal confusion. More generally, for arbitrary finite-dimensional quantum systems and light-touch observables, we prove that a channel exhibits causal confusion for some input state if and only if it is a positive-partial-transpose (PPT) channel, thereby endowing PPT channels with a new operational meaning in terms of causal confusion. Using this result, we characterize the set of qubit channels for which there exists an input state leading to causal confusion as the set of entanglement-breaking channels.
• Abstract（参考訳）: 量子可観測体の合同期待値は、通常、測定プロトコルの因果構造に依存する。 ここで検討する2つの因果構造は、測定間の一般的な量子チャネルと連続して1つの量子状態が2回測定される直接因果関係と、共有二部体量子状態が並列に測定される共通因果関係である。 可変パラメータを持つキュービットチャネルの様々な例を通して、パウリ可観測体の直接因果期待値が共通の原因から得られるものと一致するような入力状態の完全な集合を同定する。 より一般的には、任意の有限次元量子系と光タッチ観測器に対して、チャネルが何らかの入力状態に対して因果的混乱を示すことが証明される。 この結果を用いて、入力状態が存在するキュービットチャネルの集合を、絡み合うチャネルの集合として因果的混乱を引き起こす。

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