We provide a unified operational framework for the study of causality, non-locality and contextuality, in a fully device-independent and theory-independent setting. Our work has its roots in the sheaf-theoretic framework for contextuality by Abramsky and Brandenburger, which it extends to include arbitrary causal orders (be they definite, dynamical or indefinite). We define a notion of causal function for arbitrary spaces of input histories, and we show that the explicit imposition of causal constraints on joint outputs is equivalent to the free assignment of local outputs to the tip events of input histories. We prove factorisation results for causal functions over parallel, sequential, and conditional sequential compositions of the underlying spaces. We prove that causality is equivalent to continuity with respect to the lowerset topology on the underlying spaces, and we show that partial causal functions defined on open sub-spaces can be bundled into a presheaf. In a striking departure from the Abramsky-Brandenburger setting, however, we show that causal functions fail, under certain circumstances, to form a sheaf. We define empirical models as compatible families in the presheaf of probability distributions on causal functions, for arbitrary open covers of the underlying space of input histories. We show the existence of causally-induced contextuality, a phenomenon arising when the causal constraints themselves become context-dependent, and we prove a no-go result for non-locality on total orders, both static and dynamical.


翻译:我们的工作根植于Abramsky和Brandenburger关于背景质量的理论框架,其范围包括任意的因果关系命令(无论是确定、动态或无限期);我们界定了任意输入历史空间的因果关系功能概念;我们表明,对联合产出明确施加因果限制相当于将当地产出自由分配给投入历史的原始事件。我们证明,在基础空间的平行、顺序和有条件顺序构成中,因果关系功能的因果作用是相容的。我们证明,因果关系相当于基础空间低位表层的连续性,我们表明,开放子空间界定的部分因果功能可以被捆绑到一个前期。然而,在与Abramsky-Brandenburger设定的明显偏离中,我们表明,在某种情况下,因果功能无法在输入历史的顶点上自由分配。我们把经验模型定义为不相容的、顺序顺序和附带条件的顺序构成;我们证明,因果关系等同于基础空间结构的连续性的连续性的连续性,我们证明,在最终的因果性因果性因素的分布上,我们没有产生因果关系的因果性因素的内在的因果关系的因果关系。</s>

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