Una revisione e riformulazione del realismo macroscopico: risolvere le sue carenze utilizzando il quadro delle teorie probabilistiche generalizzate

Una revisione e riformulazione del realismo macroscopico: risolvere le sue carenze utilizzando il quadro delle teorie probabilistiche generalizzate

Timestamp: 3 gennaio 2024 10:51
Nodo di origine: 3044646

Davide Schmid

Centro internazionale per la teoria delle tecnologie quantistiche, Università di Danzica, 80-308 Danzica, Polonia

Trovi questo documento interessante o vuoi discuterne? Scrivi o lascia un commento su SciRate.

Astratto

La nozione di macrorealismo è stata introdotta da Leggett e Garg nel tentativo di catturare la nostra concezione intuitiva del mondo macroscopico, che sembra difficile da conciliare con la nostra conoscenza della fisica quantistica. Ormai sono numerose le testimonianze sperimentali proposte come metodi per falsificare il macrorealismo. In questo lavoro, rivedo e analizzo criticamente sia la definizione di macrorealismo che i vari test proposti, identificando una serie di problemi con questi (e rivisitando le critiche chiave sollevate da altri autori). Mostrerò poi che tutti questi problemi possono essere risolti riformulando il macrorealismo nel quadro delle teorie probabilistiche generalizzate. In particolare, sostengo che una teoria dovrebbe essere considerata macrorealista se e solo se descrive ogni sistema macroscopico mediante una teoria probabilistica generalizzata strettamente classica (cioè simpliciale). Questo approccio apporta chiarezza e precisione significative alla nostra comprensione del macrorealismo e ci fornisce una serie di nuovi strumenti – sia concettuali che tecnici – per studiare il macrorealismo. Utilizzo questo approccio i) per chiarire in che senso il macrorealismo è una nozione di classicità, ii) per proporre un nuovo test di macrorealismo che sia il più informativo e indipendente dalla teoria (a differenza di tutti i test precedenti di macrorealismo), e iii) per dimostrare che ogni prova di contestualità generalizzata su un sistema macroscopico implica il fallimento del macrorealismo.

Immagine in primo piano: Il macrorealismo è meglio caratterizzato come l'ipotesi operativa secondo cui i sistemi macroscopici sono descritti da teorie probabilistiche generalizzate strettamente classiche, quelle il cui spazio degli stati è un simplesso di una certa dimensione d e il cui spazio degli effetti è il duale logico di quel simplesso.

[Contenuto incorporato]

► dati BibTeX

► Riferimenti

, AJ Leggett e Anupam Garg. "Meccanica quantistica contro realismo macroscopico: il flusso è presente quando nessuno guarda?". Fis. Rev. Lett. 54, 857–860 (1985).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.54.857

, Owen JE Maroney e Christopher G Timpson. “Quantum-vs. macrorealismo: cosa mette effettivamente alla prova la disuguaglianza leggett-garg? (2014). url: https://​/​arxiv.org/​abs/​1412.6139.
arXiv: 1412.6139

, L. Hardy. "Teoria quantistica da cinque assiomi ragionevoli" (2001). arXiv:quant-ph/​0101012.
arXiv: Quant-ph / 0101012

, Jonathan Barrett. "Elaborazione dell'informazione nelle teorie probabilistiche generalizzate". Fis. Rev.A75, 032304 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.032304

, Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, and Paolo Perinotti. “Teorie probabilistiche con purificazione”. Fis. Rev. A 81, 062348 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.062348

, John H Selby, David Schmid, Elie Wolfe, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal e Robert W Spekkens. "Frammenti accessibili di teorie probabilistiche generalizzate, equivalenza dei coni e applicazioni per testimoniare la nonclassicità" (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.107.062203

, L. Hardy, D. Home, E. J. Squires e M. A. B. Whitaker. "Il realismo e l'oscillatore quantomeccanico a due stati". Fis. Rev. A 45, 4267–4270 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.4267

, Sara Foster e Andrew Elby. "Un teorema del calamaro no-go senza macrorealismo: cosa ci dicono veramente i calamari sulla natura". Fondamenti di fisica 21, 773–785 (1991). URL: https://​/​doi.org/​10.1007/​BF00733344.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF00733344

, Fabio Benatti, Giancarlo Ghirardi e Renata Grassi. "Su alcune recenti proposte per testare il macrorealismo rispetto alla meccanica quantistica". Fondamenti di fisica Lettere 7, 105–126 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02415504

, Rob Clifton. "Misurabilità non invasiva, misurazioni con risultati negativi e pentole sorvegliate: un altro sguardo agli argomenti di Leggett sull'incompatibilità tra macrorealismo e meccanica quantistica". Simposio sui fondamenti della fisica moderna. Mondo scientifico. (1990). URL: https://​/​doi.org/​10.1142/​1213.
https: / / doi.org/ 10.1142 / 1213 mila

, Guido Bacciagaluppi. “Diseguaglianze di Leggett-Garg, onde pilota e contestualità” (2014).

, Michael D. Mazurek, Matthew F. Pusey, Kevin J. Resch e Robert W. Spekkens. "Deviazioni sperimentali limite dalla teoria quantistica nel panorama delle teorie probabilistiche generalizzate". PRX Quantum 2, 020302 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020302

, Michael J. Grabowecky, Christopher A. J. Pollack, Andrew R. Cameron, Robert W. Spekkens e Kevin J. Resch. "Deviazioni sperimentali di delimitazione dalla teoria quantistica per un sistema fotonico a tre livelli utilizzando la tomografia indipendente dalla teoria". Fis. Rev. A 105, 032204 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.032204

, Johannes Kofler e Caslav Brukner. “Condizione per il realismo macroscopico al di là delle disuguaglianze leggett-garg”. Fis. Rev. A 87, 052115 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.052115

, George C Knee, Kosuke Kakuyanagi, Mao-Chuang Yeh, Yuichiro Matsuzaki, Hiraku Toida, Hiroshi Yamaguchi, Shiro Saito, Anthony J Leggett e William J Munro. "Un rigoroso test sperimentale di realismo macroscopico in un qubit a flusso superconduttore". Comunicazioni sulla natura 7, 1–5 (2016). URL: https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms13253.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms13253

, Mark M. Wilde e Ari Mizel. "Affrontare la scappatoia della goffaggine in un test leggett-garg del macrorealismo". Fondamenti di fisica 42, 256–265 (2012). url: https://​/​doi.org/​10.1007/​s10701-011-9598-4.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-011-9598-4

, John-Mark A Allen, Owen JE Maroney e Stefano Gogioso. “Un teorema più forte contro il macrorealismo”. Quantico 1, 13 (2017). URL: https://​/​doi.org/​10.22331/​q-2017-07-14-13.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2017-07-14-13

, RW Spekkens. “Contestualità per preparazioni, trasformazioni e misure di contrasto”. Phys. Rev. A 71, 052108 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.052108

, Anthony J Leggett. “Testare i limiti della meccanica quantistica: motivazione, stato di avanzamento, prospettive”. Giornale di fisica: materia condensata 14, R415 (2002).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-8984/​14/​15/​201

, Florian Fröwis, Pavel Sekatski, Wolfgang Dür, Nicolas Gisin e Nicolas Sangouard. "Stati quantistici macroscopici: misure, fragilità e implementazioni". Rev. Mod. Fis. 90, 025004 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.025004

, David Schmid, John H. Selby e Robert W. Spekkens. “Ricomporre la frittata di causalità e inferenza: il quadro delle teorie causali-inferenziali” (2020). arXiv:2009.03297.
arXiv: 2009.03297

, Nicholas Harrigan e Robert W. Spekkens. "Einstein, incompletezza e visione epistemica degli stati quantistici". Trovato. Fis. 40, 125–157 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-009-9347-0

, Anthony J Leggett. “Approcci sperimentali al paradosso della misurazione quantistica”. Fondamenti di fisica 18, 939–952 (1988). URL: https://​/​doi.org/​10.1007/​BF01855943.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01855943

, Stephen D Bartlett, Terry Rudolph e Robert W Spekkens. "Schemi di riferimento, regole di superselezione e informazione quantistica". Recensioni di fisica moderna 79, 555 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.79.555

, David Schmid, John H Selby, Matthew F Pusey e Robert W Spekkens. “Un teorema di struttura per modelli ontologici generalizzati-non contestuali” (2020). url: https://​/​arxiv.org/​abs/​2005.07161.
arXiv: 2005.07161

, Lorenzo Catani, Matthew Leifer, David Schmid e Robert W. Spekkens. “Perché i fenomeni di interferenza non catturano l’essenza della teoria quantistica” (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-09-25-1119

, Avshalom C Elitzur e Lev Vaidman. “Misure quantistiche prive di interazione”. Fondamenti di fisica 23, 987–997 (1993). url: https://​/​doi.org/​10.1007/​BF00736012.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF00736012

, Carlton M Caves, Christopher A Fuchs e Rüdiger Schack. “Probabilità quantistiche come probabilità bayesiane”. Revisione fisica A 65, 022305 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.022305

, Robert W. Spekkens. "Prove per la visione epistemica degli stati quantistici: una teoria del giocattolo". Fis. Rev.A75, 032110 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.032110

, B.Hensen et al. "Violazione della disuguaglianza di Bell senza scappatoie utilizzando spin elettronici separati da 1.3 chilometri". Natura 526, 682 EP – (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759

, Lynden K. Shalm, Evan Meyer-Scott, Bradley G. Christensen, Peter Bierhorst, Michael A. Wayne, Martin J. Stevens, Thomas Gerrits, Scott Glancy, Deny R. Hamel, Michael S. Allman, Kevin J. Coakley, Shellee D. Dyer, Carson Hodge, Adriana E. Lita, Varun B. Verma, Camilla Lambrocco, Edward Tortorici, Alan L. Migdall, Yanbao Zhang, Daniel R. Kumor, William H. Farr, Francesco Marsili, Matthew D. Shaw, Jeffrey A. Stern, Carlos Abellán, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Thomas Jennewein, Morgan W. Mitchell, Paul G. Kwiat, Joshua C. Bienfang, Richard P. Mirin, Emanuel Knill e Sae Woo Nam. "Forte test senza scappatoie del realismo locale". Fis. Rev. Lett. 115, 250402 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250402

, Marissa Giustina, Marijn AM Versteegh, Sören Wengerowsky, Johannes Handsteiner, Armin Hochrainer, Kevin Phelan, Fabian Steinlechner, Johannes Kofler, Jan-Åke Larsson, Carlos Abellán, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Morgan W. Mitchell, Jörn Beyer, Thomas Gerrits, Adriana E. Lita, Lynden K. Shalm, Sae Woo Nam, Thomas Scheidl, Rupert Ursin, Bernhard Wittmann e Anton Zeilinger. "Test senza scappatoie significative del teorema di Bell con fotoni entangled". Fis. Rev. Lett. 115, 250401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250401

, Michael D. Mazurek, Matthew F. Pusey, Ravi Kunjwal, Kevin J. Resch e Robert W. Spekkens. “Una prova sperimentale di noncontestualità senza idealizzazioni non fisiche”. Naz. Com. 7 (2016). URL: https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms11780.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11780

, Ravi Kunjwal e Robert W. Spekkens. “Dal teorema di Kochen-Specker alle disuguaglianze di noncontestualità senza assumere il determinismo”. Fis. Rev. Lett. 115, 110403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.110403

, David Schmid, John H. Selby, Elie Wolfe, Ravi Kunjwal e Robert W. Spekkens. “Caratterizzazione della non contestualità nell'ambito delle teorie probabilistiche generalizzate”. PRX Quantico 2, 010331 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.010331

, Lucien Hardy e William K. Wootters. "Olismo limitato e teoria quantistica dello spazio vettoriale reale". Fondamenti di fisica 42, 454–473 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-011-9616-6

, Michael A Nielsen e Isaac Chuang. “Calcolo quantistico e informazione quantistica”. Stampa dell'Università di Cambridge. (2010). url: http://​/​mmrc.amss.cas.cn/​tlb/​201702/​W020170224608149940643.pdf.
http://​/​mmrc.amss.cas.cn/​tlb/​201702/​W020170224608149940643.pdf

, David Schmid, Katja Ried e Robert W. Spekkens. "Perché le correlazioni iniziali sistema-ambiente non implicano il fallimento della completa positività: una prospettiva causale". Fis. Rev. A 100, 022112 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022112

, Luciano Hardy. “Riformulazione e ricostruzione della teoria quantistica” (2011). URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​1104.2066.
arXiv: 1104.2066

, Berthold-Georg Englert. "Visibilità marginale e informazioni da che parte: una disuguaglianza". Fis. Rev. Lett. 77, 2154–2157 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.2154

, Andrew JP Garner, Oscar CO Dahlsten, Yoshifumi Nakata, Mio Murao e Vlatko Vedral. "Un quadro per fase e interferenza nelle teorie probabilistiche generalizzate". Nuovo giornale di fisica 15, 093044 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​9/​093044

, David Schmid, John H. Selby e Robert W. Spekkens. “Affrontare alcune obiezioni comuni alla noncontestualità generalizzata” (2023). url: https://​/​arxiv.org/​abs/​2302.07282.
arXiv: 2302.07282

, Matthew F. Pusey, Lídia del Rio e Bettina Meyer. “Contestualità senza accesso a un insieme tomograficamente completo” (2019). URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​1904.08699.
arXiv: 1904.08699

, Robert W. Spekkens. "Quasi-quantizzazione: teorie statistiche classiche con una restrizione epistemica". Pagine 83–135. Springer Paesi Bassi. Dordrecht (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-94-017-7303-4_4

, Stephen D Bartlett, Terry Rudolph e Robert W Spekkens. “Ricostruzione della meccanica quantistica gaussiana dalla meccanica di Liouville con una restrizione epistemica”. Fis. Rev. A 86, 012103 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.012103

, Robert W. Spekkens. “L’identità ontologica degli indiscernibili empirici: il principio metodologico di Leibniz e il suo significato nell’opera di Einstein” (2019). url: https://​/​arxiv.org/​abs/​1909.04628.
arXiv: 1909.04628

, Robert W. Spekkens. “Negatività e contestualità sono nozioni equivalenti di nonclassicità”. Fis. Rev. Lett. 101, 020401 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.020401

, Cristhiano Duarte Barbara Amaral Marcelo Terra Cunha Roberto D. Baldijao, Rafael Wagner. “La noncontestualità come significato di classicità nel darwinismo quantistico” (2021). arXiv:2104.05734.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.030351
arXiv: 2104.05734

, Iman Marvian. “Informazioni inaccessibili in modelli probabilistici di sistemi quantistici, disuguaglianze di non contestualità e soglie di rumore per la contestualità” (2020). URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​2003.05984.
arXiv: 2003.05984

, John H Selby, Elie Wolfe, David Schmid e Ana Belén Sainz. "Un programma lineare open source per testare la nonclassicità" (2022). URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​2204.11905.
arXiv: 2204.11905

, JS Bell. "Sul paradosso di Einstein Podolsky Rosen". Fisica 1, 195–200 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

, Matthew F. Pusey. “Valori deboli anomali sono prove di contestualità”. Fis. Rev. Lett. 113, 200401 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.200401

, Robert W. Spekkens, D. H. Buzacott, A. J. Keehn, Ben Toner e G. J. Pryde. "La contestualità della preparazione potenzia il multiplexing ignaro della parità". Fis. Rev. Lett. 102, 010401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.010401

, Andre Chailloux, Iordanis Kerenidis, Srijita Kundu e Jamie Sikora. "Limiti ottimali per codici di accesso casuale ignari della parità". Nuovo J. Phys. 18, 045003 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​4/​045003

, Andris Ambainis, Manik Banik, Anubhav Chaturvedi, Dmitry Kravchenko e Ashutosh Rai. "Codici di accesso casuale a livello $d$ di parità ignara e classi di disuguaglianze di noncontestualità" (2016). url: http://​/​arxiv.org/​abs/​1607.05490.
arXiv: 1607.05490

, Debashis Saha, Paweł Horodecki e Marcin Pawłowski. “La contestualità indipendente dallo Stato promuove la comunicazione unidirezionale”. Nuovo J. Phys. 21, 093057 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab4149

, Roberto Raussendorf. "Contestualità nel calcolo quantistico basato sulla misurazione". Fis. Rev. A 88, 022322 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.022322

, Matty J Hoban, Earl T Campbell, Klearchos Loukopoulos e Dan E Browne. "Calcolo quantistico basato su misurazioni non adattative e disuguaglianze di Bell multipartitiche". Nuovo J. Phys. 13, 023014 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​2/​023014

, David Schmid, Haoxing Du, John H Selby e Matthew F Pusey. “La sottoteoria dello stabilizzatore ha un modello non contestuale unico” (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.120403

, David Schmid e Robert W. Spekkens. “Vantaggio contestuale per la discriminazione statale”. Fis. Rev. X 8, 011015 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011015

, Matteo Lostaglio e Gabriel Senno. “Vantaggio contestuale per la clonazione dipendente dallo Stato” (2019).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-27-258

, Matteo Lostaglio. "Certificazione delle firme quantistiche in termodinamica e metrologia tramite la contestualità della risposta lineare quantistica". Fis. Rev. Lett. 125, 230603 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.230603

, Farid Shahandeh. “Contestualità delle teorie probabilistiche generali e potere di una singola risorsa” (2019). arXiv:1911.11059.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.010330
arXiv: 1911.11059

, J. Barrett et al. "Le correlazioni non locali come risorsa teorica dell'informazione". Fis. Rev. A 71, 022101 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

, Gilad Gour e Robert W. Spekkens. “La teoria delle risorse dei sistemi di riferimento quantistici: manipolazioni e monotoni”. Nuovo J. Phys. 10, 033023 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​3/​033023

, Victor Veitch, SA Hamed Mousavian, Daniel Gottesman e Joseph Emerson. "La teoria delle risorse del calcolo quantistico dello stabilizzatore". Nuovo J. Phys. 16, 013009 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​1/​013009

, Bob Coecke, Tobias Fritz e Robert W. Spekkens. “Una teoria matematica delle risorse”. Informazioni. Comp. 250, 59–86 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.ic.2016.02.008

, Denis Rosset, Francesco Buscemi e Yeong-Cherng Liang. “Teoria delle risorse delle memorie quantistiche e loro fedele verifica con ipotesi minime”. Fis. Rev. X 8, 021033 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021033

, Iman Marvian e Robert W. Spekkens. "La teoria delle manipolazioni dell'asimmetria dello stato puro: I. strumenti di base, classi di equivalenza e trasformazioni a copia singola". Nuovo giornale di fisica 15, 033001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​3/​033001

, David Schmid, Thomas C. Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belen Sainz, Elie Wolfe e Robert W. Spekkens. "Comprendere l'interazione tra entanglement e nonlocalità: motivare e sviluppare un nuovo ramo della teoria dell'entanglement". Quantico 7, 1194 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-12-04-1194

, David Schmid, Denis Rosset, Francesco Buscemi. "La teoria delle risorse indipendenti dal tipo delle operazioni locali e della casualità condivisa". Quantum 4, 262 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

Citato da

[1] Vinicius P. Rossi, David Schmid, John H. Selby e Ana Belén Sainz, “Contestualità con coerenza evanescente e massima robustezza alla sfasatura”, Revisione fisica A 108 3, 032213 (2023).

[2] Giuseppe Vitagliano e Costantino Budroni, “Macrorealismo di Leggett-Garg e correlazioni temporali”, Revisione fisica A 107 4, 040101 (2023).

[3] David Schmid, John H. Selby e Robert W. Spekkens, "Affrontare alcune obiezioni comuni alla noncontestualità generalizzata", arXiv: 2302.07282, (2023).

[4] Lorenzo Catani, Matthew Leifer, Giovanni Scala, David Schmid e Robert W. Spekkens, “Aspetti genuinamente non classici della fenomenologia dell’interferenza”, Revisione fisica A 108 2, 022207 (2023).

Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2024-01-03 15:51:26). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

Impossibile recuperare Crossref citato da dati durante l'ultimo tentativo 2024-01-03 15:51:22: Impossibile recuperare i dati citati per 10.22331 / q-2024-01-03-1217 da Crossref. Questo è normale se il DOI è stato registrato di recente.

Questo documento è pubblicato in Quantum sotto il Creative Commons Attribuzione 4.0 Internazionale (CC BY 4.0) licenza. Il copyright rimane dei detentori del copyright originali come gli autori o le loro istituzioni.

Timestamp:

Di più da Diario quantistico