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因果Fisher信息不等式:经典因果模型的伪造与计量学优势

量子物理 2026-05-20 v1

摘要

Fisher信息不等式最近被用作非经典计量行为的操作性证据,但其物理意义常与特定叙述联系,如分段动力学或离散轨迹。我们展示,更自然的解释是可获得的,事实上更自然:一旦假设实验承认由有向无环图、条件独立性和模块化参数依赖性指定的经典因果模型,相应的Fisher信息被迫遵守因果Fisher信息不等式(CFIIs)。核心结果是因果路径系列定律:对于沿经典路径ACBA \to C \to B传递的可加因果参数,逆Fisher信息表现为信息阻抗,必须以串联方式相加。因此,任何CFII违反都是整个经典因果模型类的严格伪造。我们进一步表明,违反自动成为计量资源证书,因为它意味着任何成员经典因果类都无法达到的精度。增益机制被识别为Fisher信息协同,即经典模块性禁止的非对角得分相关。一个单量子比特相干旋转示例演示了确定性CFII违反、结果增益的估计器层面可达性、对分割优化经典基准的鲁棒性,以及在长因果分解中的链式放大优势。最后,一个AI辅助的对抗性有限数据压力测试表明,该证据在现实可见性损失和读出误差下仍可认证,而优化的模块化经典因果模型饱和但不跨越CFII边界。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.19198,
  title  = {Causal Fisher-Information Inequalities: Classical Causal Model Falsification and Metrological Advantage},
  author = {Jeongho Bang and Su-Yong Lee},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.19198},
  year   = {2026}
}

备注

9 pages (Main Text) + 36 pages (Supplementary Information), 6 figures