量子理论及其他操作理论中的测量可模拟性与不相容性

在本论文中，我们考虑量子理论及其他操作理论中测量的性质。在引入操作理论框架后，我们考虑一种基于实验性制备-测量场景的通信方案，并用不同的通信任务加以演示。这为我们提供了不同通信任务如何在不同的理论中实现的背景，从而直观地将量子理论确立为其他理论中的一种操作理论。我们在本工作中关注测量的主要性质是测量的模拟，它包括对测量装置的输入与输出进行操控。我们研究如何在已有测量装置上使用这一过程来操作上模仿新装置，以及该模拟过程在测量上诱导出何种结构。我们还考虑了可模拟性的应用。首先，我们考虑施加于测量上的操作性限制。我们认为物理测量的受限集合必须关于模拟过程封闭，因为物理装置的模拟必须导致其他物理上可行的装置。我们通过分类展示了不同类型的限制。作为第二个应用，我们考察测量模拟如何与测量的相容性相关，以及如何将其视为相容性的一般化。这使我们能够提出一个先前已知属于量子理论的操作原理，即无免费信息原理：根据该原理，任何与所有其他测量都相容的测量不得提供任何关于系统的有用因而免费的信息。尽管该原理在量子理论中成立，但存在违背该原理的非经典理论，因此强制该原理可被视为排除某些非物理理论的一种方式。