[论文解读] Witworld: A generalised probabilistic theory featuring post-quantum steering.

Paulo J. Cavalcanti, John H. Selby+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 12, 2021

Quantum Mechanics and Applications参考文献 2被引用 5

一句话总结

本文提出了Witworld，一种广义概率理论，它推广了Boxworld，并展现出量子力学之外的量子隐形传态——使其成为首个在远程态制备中展示出超越量子优势的理论。作者表明，正是后量子隐形传态这一资源使得该理论具备超越量子的能力，从而确立其为强于量子的信息处理资源。

ABSTRACT

We introduce Witworld: a generalised probabilistic theory with strong post-quantum features, which subsumes Boxworld. Witworld is the first theory that features post-quantum steering, and also the first that outperforms quantum theory at the task of remote state preparation. We further show post-quantum steering to be the source of this advantage, and hence present the first instance where post-quantum steering is a stronger-than-quantum resource for information processing.

研究动机与目标

• 开发一种广义概率理论，以扩展Boxworld并展现出更强的后量子特征。
• 研究后量子隐形传态是否可作为实现超越量子信息处理能力的资源。
• 证明后量子隐形传态在远程态制备中相较于量子理论具有更优性能。
• 确立后量子隐形传态为在特定信息处理任务中超越量子能力的根本资源。

提出的方法

• Witworld被构建为一种广义概率理论（GPT），通过放宽某些操作约束，推广了Boxworld。
• 该理论结合了非局域关联与高阶非局域性，以实现后量子隐形传态现象。
• 作者分析了Witworld中关联与态空间的结构，以识别实现后量子隐形传态的条件。
• 在Witworld中形式化并评估了远程态制备协议，以与量子理论进行性能比较。
• 理论分析表明，后量子隐形传态是实现远程态制备优势的关键机制。
• 该框架用于证明，仅后量子隐形传态即可解释性能增强，从而将其确立为关键资源。

实验结果

研究问题

• RQ1 广义概率理论是否能展现出超越量子力学范围的后量子隐形传态？
• RQ2 与量子理论相比，后量子隐形传态是否能在远程态制备中实现更优性能？
• RQ3 后量子隐形传态是否是导致后量子优势在信息处理中起主要作用的关键资源？
• RQ4 能否构建一种广义概率理论，以推广Boxworld并展现出更强的非经典特征，如后量子隐形传态？

主要发现

• Witworld是首个具备后量子隐形传态的广义概率理论，其范围超越了Boxworld的框架。
• 该理论在远程态制备中展现出相对于量子理论的性能优势，实现了更高的成功概率。
• 后量子隐形传态被确认为此优势的直接来源，确立其为强于量子的资源。
• 结果表明，仅后量子隐形传态即可解释性能的增强，从而将其隔离为关键使能机制。
• 本工作首次展示了后量子隐形传态作为资源，在特定信息处理任务中超越了量子理论。