Non-classical common-cause and direct-cause

Abstract

Guiados pela intuição sobre superposições coerentes de relações de causalidade, tra balhos recentes apresentaram processos quânticos sem explicação clássica de causa comumecausadireta, ou seja, processos que não podem ser descritos como misturas probabilísticas de relações quânticas de causa comum e causa direta (CCDC). Neste trabalho, analisamos os requisitos mínimos para que um processo quântico falhe em admitir uma explicação CCDC e apresentamos processos “simples”, os quais provamos serem os mais robustos contra ruído generalizado. Esses processos simples podem ser realizados através da preparação de um estado maximamente emaranhado e a aplicação do canal quântico identidade, não requerendo, assim, uma mistura coerente explícita de causa comum e causa direta, explorando a possibilidade de um processo ter ambas as relações simultaneamente. Provamos então que, embora todos os processos bipartidos de causa direta sejam representados por operadores bipartidos separáveis, existem processos bipartidos separáveis que não são de causa direta. Isso mostra que o problema de determinar se um processo é de causa direta não é equivalente à certifi cação de emaranhamento, apontando as limitações dos métodos de emaranhamento para determinar não classicalidade em processos CCDC. Apresentamos também uma hierarquia de programação semidefinida que pode detectar e quantificar a robustez de CCDCnãoclássica de todo processo CCDCnãoclássico. Entre outros resultados, nossos métodos numéricos permitem mostrar que os processos simples aqui apresentados são provavelmente também os maximamente robustos a ruído branco. Finalmente, exploramos a equivalência entre processos bipartidos de causa direta e processos bipar tidos sem memória quântica, para apresentar um processo separável que não pode ser realizado como um processo sem memória quântica.