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物理模型与广义情境性的统一线性代数框架

量子物理 2025-12-12 v1 数学物理 math.MP

摘要

我们发展了一个自下而上、以统计为导向的框架,其中对操作理论的完整概率内容编码在其事件条件结果概率矩阵(COPE)中。在此设置下,五类模型(preGPTs、GPTs、准概率模型、本体论模型和非情境本体论模型)统一作为COPE矩阵的受限分解。我们识别出等秩分解作为GPTs和非情境本体论模型的结构核心,并建立其与tomographic completeness的关系。这导致了一个简单、模型无关的非情境性准则:如果操作理论 admits 一个非情境本体论模型,当且仅当其 COPE 矩阵 admits 一个等秩非负矩阵分解(ENMF)。因此,所有本体论模型中等秩条件的失败必然建立起情境性。我们通过两种由线性代数框架提供的补充方法来 operationalize rank 分离。首先,我们使用 ENMF 将非情境本体论模型解释为嵌套多边形。这使我们能够建立 boxworld 操作理论是本体论情境的。其次,我们应用离散数学中的技术,推导出 COPE 矩阵 exhibiting 稀疏模式的本体论维数下的下界,并用此下界建立一个离散量子比特理论版本的新证明,证明其本体论情境性。通过将情境性重新表述为矩阵分析中的问题,我们的工作为其系统性研究提供了统一结构,并为探索非经典资源的新方法学打开了新 avenue。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.10000,
  title  = {A Unified Linear Algebraic Framework for Physical Models and Generalized Contextuality},
  author = {Farid Shahandeh and Theodoros Yianni and Mina Doosti},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.10000},
  year   = {2025}
}

备注

19 pages + two appendices, comments are welcome