[论文解读] A mechanical model of a PR-Box

Thomas Filk|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2015

Mechanical and Optical Resonators参考文献 5被引用 4

一句话总结

本文提出了一种经典力学模型的PR-Box，通过内部交换两个经典比特，满足PR条件、非信号传递和独立测量要求。该模型表明，内部信号传递并不意味着外部信号传递，并显示EPR关联可将内部经典比特交换从两个减少为一个，将contextuality与内部信号传递而非非局域性联系起来。

ABSTRACT

Several mechanical realizations of PR-Boxes are discussed. Apart from superluminal correlations, which are known not to be realizable by classical devices, the requirements (1) PR-condition on input-output relations, (2) non-signaling, and (3) allowing for independent measurements are discussed separately. The examples show that internal signaling (inside the box) does not invariably imply the possibility of external signaling and may externally be attributed to contextuality. The proposed model requires two classical bits to be exchanged internally in order to realize the defined requirements. However, with EPR correlations this can be reduced to one classical bit.

研究动机与目标

• 构建一个满足PR条件、非信号传递和独立测量约束的物理可实现的经典PR-Box模型。
• 研究PR-Box内部的信号传递是否必然导致外部信号传递，挑战关于非局域性和相对论的假设。
• 探索是否可利用量子关联（如EPR纠缠）减少PR-Box运行所需的内部经典比特数量。
• 阐明PR-Box中contextuality与内部信号传递之间的关系，表明外部contextuality可能源于内部信号传递而非真正的非局域性。

提出的方法

• 该模型使用包含与门和随机数生成器的经典电子电路实现PR条件：a + b = x·y mod 2。
• 通过交换两个经典比特引入内部信号传递：一个用于爱丽丝的输入，一个用于共享的随机数。
• 对称版本确保爱丽丝和鲍勃均可独立测量，输出在输入后立即生成。
• 用EPR纠缠粒子替代随机数生成器，将内部经典比特交换减少为一个，利用量子反相关性。
• 基于EPR的模型利用预先共享的纠缠，使测量结果相关而无需经典通信，鲍勃通过否定其结果以满足PR条件。
• 通过使输出概率独立于对方输入，确保非信号传递，保持边缘选择性。

实验结果

研究问题

• RQ1 一个经典力学装置能否在满足PR条件、非信号传递和独立测量约束的前提下实现PR-Box？
• RQ2 PR-Box内部的信号传递是否必然导致外部信号传递，还是可以对观察者隐藏？
• RQ3 EPR关联能否将PR-Box内部交换的经典比特数量从两个减少为一个？
• RQ4 在PR-Box中观察到的contextuality是否可被外部检测，还是可由内部信号传递解释？

主要发现

• 使用两个内部经典比特（一个用于交换输入，一个用于共享随机数）可构建经典力学PR-Box。
• 该模型对所有输入组合均满足PR条件 a + b = x·y mod 2，确保最大CHSH不等式违反。
• 尽管存在内部信号传递，该装置不支持外部信号传递，因为输出概率独立于对方输入。
• 用EPR纠缠粒子替代经典随机数生成器后，内部经典比特交换减少为一个，同时保持所有必要条件。
• 该模型表明，PR-Box中的外部contextuality可能源于内部信号传递，而非真正的非局域性。
• 当双方在彼此的因果补集中同时测量时，该装置失效，确认在这些条件下，任何经典装置都无法完全实现PR-Box。