State preparation and tomography of a nanomechanical resonator with fast light pulses
脉冲光机械测量能够实现压缩、非经典状态创建和无反作用感测。我们展示了一个低温纳米机械谐振器的脉冲测量与记录精度接近量子制度。我们用这些来制备热压缩和纯化的条件力学状态，并进行全状态断层扫描。这些演示利用纳米光子腔中的大光子-声子耦合，以达到9倍于机械零点振幅$x_\mathrm{zpf}$的单脉冲不精确度。我们研究了其他机械模式的影响，限制条件状态宽度为58 $x_\mathrm{zpf}$，并显示如何退相干导致的状态增长的时间。
2018-12-23 physics.optics quant-ph
Remote Preparation of Single-Photon "Hybrid" Entangled and Vector-Polarization States
量子隐形传态面临着传输大型甚至纠缠系统的越来越苛刻的要求。然而，要传输的状态的知识简化了其重建，导致称为远程状态准备的协议。迄今为止，许多实验演示都仅限于单量子比特系统。我们报道了远程制备两个量子比特的“混合”纠缠态，包括一个家庭的矢量偏振光束。我们的单光子状态被编码在光子自旋和轨道角动量中。我们用自旋轨道态层析和横向偏振层析重建了这些态。矢量偏振态实现的高分辨率为下转换光子与其他物理系统（如原子）的最佳耦合打开了大门，如可扩展量子网络或光子纳米结构中的等离子体所需。
2010-09-27 quant-ph
Prescriptive preparation and verification of nonstabilizer states
Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurement (MOE), School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学光电量子架构与测量教育部重点实验室物理学院）；Zuse-Institut Berlin（柏林祖斯研究所）
研究量子态制备问题，提出将量子态验证从诊断工具提升为规定性框架的方法，通过三量子比特非稳定器\(W\)态和改进协议实验实现，仅用少量测量设置和样本达成高保真制备，还与闭环反馈控制兼容，为实时量子态制备指明方向。
2026-07-29 quant-ph
High-fidelity quantum tomography with imperfect measurements
在目前的工作中，我们解决的问题，量子过程层析成像（QPT）的情况下，不完善的准备和测量的状态，用于QPT。模糊测量的方法，这有助于我们有效地考虑到这些缺陷。然而，要实现这样的程序，应该有关于错误的详细信息。提出了一种获取它们的部分信息的方法。它是基于理想的身份门的层析成像。该门可以通过在初始状态准备之后立即执行测量来实现。通过使用身份门断层扫描的结果，我们能够显着改进进一步的QPT程序。所提出的方法已经在IBM超导量子处理器上进行了实验测试。因此，我们已经获得了增加的保真度从89%到98%的阿达玛变换和从77%到95%的CNOT门。
2019-03-20 quant-ph
Hamiltonian tomography of dissipative systems under limited access: A biomimetic case study
描述复杂多体量子系统的哈密顿量中参数的识别通常是一项非常困难的任务。最近的注意力集中在这样的问题的哈密顿层析成像网络构造的两个层次的系统。对于开放量子系统，注入的信号可能在它们积累足够的信息用于参数估计之前衰减的事实构成了额外的挑战。在本文中，我们考虑使用网关方法的哈密顿层析\cite{Burgarth2009,Burgarth2009a}复杂的量子系统与有限的状态准备和测量探针。我们对网络的图形性质进行了分类，在状态准备和测量的等价条件下，可以估计网络的哈密顿量。然后，我们研究在何种程度上网关的方法可以应用到网络图与非平凡的拓扑结构模仿生物分子系统的哈密顿参数估计。
2011-11-29 quant-ph
Non-holonomic tomography I: The Born rule as a connection between experiments
在量子层析成像的背景下，我们最近引入了一个称为部分行列式\cite{jackson2015detecting}的量。PD（部分决定因素）是收集的数据，这是敏感的状态准备和测量（SPAM）相关的错误的存在显式函数。因此，PD绕过了单独估计状态准备或测量参数的需要。在目前的工作中，我们提出了一个理论观点的PD。我们表明，PD是一个完整的状态，测量和层析成像的概念可以推广到非完整约束。为了说明和澄清这些抽象的概念，直接类比平行输运，热力学和规范场理论。本文是两部分系列文章的第一部分，其中第二篇文章[2]是关于PD到多量子系统的可扩展应用。
2017-02-21 quant-ph
Comparison of confidence regions for quantum state tomography
该研究比较了量子态层析中构建置信区间的多种方法，提出操作性度量，发现方法间差异显著，最优选择取决于态制备场景。
2023-11-14 quant-ph
Process Tomography for Systems in a Thermal State
我们提出了一种新的方法，用于实现过程层析成像，是基于从观测量之间的时间相关性提取的信息，而不是状态准备和状态层析成像。因此，该方法适用于处于混合状态的系统，特别是热状态。我们举例说明了由克劳斯算子描述的任意演化的方法，以及一般高斯通道和量子位动力学等更简单的情况。
2013-04-09 quant-ph
Remote preparation of an atomic quantum memory
量子信息的存储和分发是量子信息处理和量子通信的关键。在这里，利用原子-光子纠缠作为主要的物理资源，我们在实验上演示了远距离原子量子存储器的制备。通过对一个光子量子比特的本地制备态应用量子隐形传态协议，我们在单个光阱87 Rb原子上实现了这种所谓的远程制备态。我们评估了该计划的性能，通过准备的原子状态的全层析成像，达到82%的平均保真度。
2006-08-29 quant-ph
Precision-guaranteed quantum tomography
量子态层析成像是当前实验中验证实验室制备的态接近理想目标态的标准工具，但到目前为止还没有严格的方法来评估层析成像实验中态制备的精度。我们提出了一种新的量子态层析估计，并证明了（总是物理的）估计将以很高的概率接近真实的准备状态。我们推导出一个明确的公式，用于评估有多高的概率是一个任意的有限维系统，并明确给出一个和两个量子比特的情况下作为例子。这个公式适用于任何信息完整的测量集，任意有限数量的数据集，和一般的损失函数，包括不忠，希尔伯特-施密特，和跟踪距离。利用该公式，我们不仅可以评估估计状态和准备状态之间的差异，而且还可以评估准备状态和目标状态之间的差异。这是第一个直接适用于量子层析成像实验中估计和制备精度评估问题的结果。
2018-10-03 quant-ph
Quantum algorithms for phase space tomography
提出了一种可用于量子态相空间层析成像的高效电路。电路评估单个值或选择的平均值的维格纳，柯克伍德和胡西米分布。这些量子门阵列可以通过初始化适当的计算状态来编程。胡西米电路依赖于一个子程序，这个子程序本身也很有趣：有效地准备一个相干态，这是哈珀哈密顿量的基态。
2003-10-20 quant-ph
Error-mitigated entanglement-assisted quantum process tomography
针对量子过程层析成像的资源密集及易受SPAM误差问题，提出EM-EAPT框架，利用最大纠缠态简化制备并整合误差缓解技术，实验验证两/三量子比特过程保真度更高，推进NISQ器件量子验证工具。
2025-02-15 quant-ph
Density Matrix Tomography of Entangled Electron and Nuclear Spin States in 15N:C60
我们讨论了15 N：C_（60）中电子-核纠缠自旋态的制备和探测的细节，并对完整的密度矩阵进行了定量评价。分析了两个量子比特子系统的所有四个贝尔态。此外，在电子自旋共振频率为95 GHz时，我们发现该体系的量子临界温度为Tq = 7.73 K.
2006-02-24 quant-ph
Remote state preparation of single photon orbital angular momentum lattices
具有周期晶格结构的光束拓宽了结构波的研究。在目前的工作中，我们产生的自旋轨道纠缠光子态的晶格结构，并使用它们在远程状态准备协议。我们依次测量空间相关率与电子倍增增强CCD相机和验证成功的远程制备自旋轨道状态进行逐像素量子态断层扫描。在量子机制中控制这些新颖的结构波提供了一种用于周期性结构的量子传感和操纵的方法。
2021-06-15 quant-ph
Quantum state preparation, tomography, and entanglement of mechanical oscillators
精密设计的机械振荡器可以计时、过滤信号和感知运动，使其成为当今技术领域不可或缺的一部分。这些独特的能力促使机械设备通过与工程量子线路接口而进入量子领域。将微波频率的机械共振器与超导装置结合的提议，暗示了强大的量子声学处理器的可能性。同时，在几个力学系统中的实验已经证明了量子态的控制和读出，声子数分辨率，以及声子介导的量子比特-量子比特相互作用。目前，这些声学平台缺乏能够用单个量子比特控制多个机械振荡器的量子态的处理器，以及纠错所需的机械态的快速量子非破坏测量。在这里，我们使用一个超导量子比特来控制和读出一对纳米机械谐振器的量子态。我们的设备能够进行快速量子位力学交换操作，我们使用它来确定性地操纵机械状态。通过将量子比特同时置于两个机械谐振器的强色散区，我们通过拉姆齐测量确定了谐振器的声子数分布。最后，我们提出了量子层析成像的准备非经典和纠缠的机械状态。我们的结果代表了一个具体的步骤，以反馈为基础的操作的量子声学处理器。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Direct and Parallel Tomography of a Quantum Process
量子过程层析成像（QPT）作为全面表征量子动力学过程的方法，在量子信息处理和量子控制中具有重要意义，而量子器件的可靠性在其中起着至关重要的作用。在这里，通过弱测量，我们提出了一个新的QPT计划的特点是它的直接性和并行性。与现有方案相比，我们的方案需要更简单的态准备和更少的实验装置。此外，在我们的方案中，量子过程的每个参数仅由五个实验值直接确定，这意味着我们的方案对误差的积累具有鲁棒性。
2013-09-23 quant-ph
Quantum operation of fermionic systems and process tomography using Majorana fermion gates
量子层析成像是表征量子操作的重要工具。在本文中，我们提出了一个量子层析成像的框架，在费米系统。与量子比特系统相比，费米子遵守超选择规则，它对费米子系统中的状态、过程和测量设置了约束。因此，我们只能部分地重建一个作用于费米子模式子集的操作，而完整的重建总是需要至少一个辅助费米子模式。我们还报道了一个基于门的Majorana费米子量子计算机的完全重建协议，包括一组实现信息完全态制备和测量的电路。
2021-02-01 quant-ph
Experimental demonstration of quantum state tomography and qubit-qubit interactions for rare-earth-ion based solid state qubits
我们报告的实施量子态层析的合奏的Eu $^{3+}$掺杂离子的\YSO晶体。断层扫描应用于基于离子的光学跃迁之一的量子位。使用光脉冲操纵量子比特，并通过以相敏方式观察光学自由感应来进行测量。对于组合的制备和测量过程，实现了$>90$ %的保真度。离子之间的相互作用，由于在离子的永久电偶极矩的变化时，光学激发也进行了测量。根据这些结果，讨论了使用该系统进行多量子比特量子计算的能力。
2004-01-20 quant-ph
Experimentally bounding deviations from quantum theory for a photonic three-level system using theory-agnostic tomography
如果一个人试图在可能的物理理论的景观中测试量子理论与许多替代品，那么能够以理论不可知的方式分析实验数据是至关重要的。这可以使用广义概率论（GPTs）的框架来实现。在这里，我们实现GPT断层扫描的三个级别的系统对应于一个单一的光子之间共享三种模式。该方案实现了在实验中实施的每个制备和测量的GPT表征，而不需要任何先前的表征。假设实现的准备和测量的集合是断层摄影完成的，我们的分析确定了描述三能级系统的GPT向量空间的最可能的维度是9，与量子理论预测的值一致。相对于这个维度，我们推断的GPT的范围是一致的，我们的实验数据，通过识别多面体，提供内部和外部边界的状态和效果的空间的真正的GPT。从这些，我们能够确定可能偏离量子理论的定量界限。特别是，我们约束的程度，无限制假设可能会违反我们的三能级系统。
2022-03-13 quant-ph
Bootstrapping quantum process tomography via a perturbative ansatz
随着对候选量子处理器的鲁棒验证和确认的需求的增长，量子过程层析成像变得越来越重要。在这里，我们提出了一种有效的量子过程层析成像的方法，使用一个未知的量子过程的物理动机的ananterior。我们的自举引导到一个有效的描述一个未知的过程中的多量子位处理器从成对的两个量子位的断层扫描数据。此外，我们的方法可以继承不敏感的系统准备和测量误差从两个量子位层析成像计划。我们基准我们的方法使用噪声三量子比特门的数值模拟，并表明它产生高度准确的量子过程的表征。此外，我们通过实验证明了我们的方法，从两个量子位断层扫描数据构建三个量子位门重建。
2019-05-24 quant-ph
Integrated high-fidelity preparation and analysis of photonic two-qubit states for quantum network nodes
本文提出一种支持双向工作的绝缘体上硅集成光子芯片，可高保真制备任意单、双量子比特态并执行完整量子态层析，实验实现了片上Bell态制备保真度超97%及节点间纠缠分发保真度90.0(16)%，为全光子量子网络节点部署提供了关键器件。
2025-09-18 quant-ph
Non-completely positive maps: properties and applications
我们研究了开放量子系统在初始关联存在下与环境的演化。在这里，通过完全正迹保持（CPTP）量子操作描述演化的标准形式主义可能失败，并且可以观察到非完全正（非CP）映射。利用量子不和谐理论对系统与环境之间的关联进行了一种新的分类。然而，我们发现量子不和谐不是系统交换之间的对称量，这导致了分类的模糊性-根据两个系统的顺序，量子和经典相关的状态。研究了非CP映射下量子过程层析成像中的态制备问题。在SQPT中，如果我们的系统最初与环境相关，则准备过程可以影响重建量子操作的完全正性。我们研究了最近提出的准备程序使用投影测量，并提出了我们自己的协议，使用一个单一的测量，然后由单一的旋转。前者可以产生非CP演化，而后者总是产生CP映射。AAPT中的态准备总是导致CP演化。我们研究了统计噪声在过程层析成像中的作用，发现当演化应该是CP时，它可以导致非CP的识别。发现重建过程的分布的方差与用于执行断层扫描的状态的副本的数量成反比。最后，我们详细介绍了一个实验，使用目前可用的线性光学QC设备，以证明在SQPT中产生的非CP映射。
2009-11-17 quant-ph
Quantum tomography for quantum systems optimization
量子态变换是现代量子计算的一项重要任务。量子层析成像用于这些目的显着扩大了可能性的范围。然而，制备和测量误差的存在使该过程的实际使用复杂化。在这项工作中，我们调查的可能性，估计这些误差的实验。这些估计随后被用来建立一个强大的量子层析成像模型。该模型允许人们精确地重建单量子比特门的酉误差。我们表明，有这样的不完美的单量子比特门与预先估计的错误，可以得到接近理想的变换。类似的方法也可以显着减轻单量子位门串扰。
2022-01-10 quant-ph
Easy better quantum process tomography
本文针对量子过程层析中SPAM先验假设导致估计有偏的问题，提出利用SPAM校准数据正则化规范自由度的显式校正方法，并扩展到最大似然估计。
2025-03-12 quant-ph
Quantum process tomography with unknown single-preparation input states
量子过程层析成像（QPT）方法旨在识别，即估计，给定的量子过程。QPT是一种主要的量子信息处理工具，因为它特别允许人们表征量子门的实际行为，量子门是量子计算机的构建块。然而，通常的QPT程序是复杂的，因为它们对用作待表征的过程的输入的量子态设置了若干约束。在本文中，我们扩展QPT，以避免两个这样的限制。一方面，通常的QPT方法需要知道，因此需要精确地控制（即准备）用作所考虑的量子过程的输入的特定量子态，这是麻烦的。因此，我们提出了一个盲的，或无监督的，QPT（即BQPT）的扩展，这意味着这种方法使用的输入量子态的值是未知的和任意的，除了他们被要求满足一些一般已知的属性（和这种方法利用所考虑的量子过程的输出状态）。另一方面，通常的QPT方法要求能够准备相同（已知）输入状态的许多副本，这是有约束的。相反，我们提出了“单准备方法”，即可以操作的方法，只有一个实例，每个考虑的输入状态。这两个新的概念在这里用实际的BQPT方法进行了数值验证，在这种情况下：i）随机纯态被用作输入，它们所需的属性特别是与定义它们的随机变量的统计独立性有关，ii）所考虑的量子过程是基于圆柱对称海森堡自旋耦合。这些概念可以扩展到更广泛的一类过程和基于其他输入量子态性质的BQPT方法。
2019-09-18 quant-ph stat.ML
Measurement-device agnostic quantum tomography
本文提出一种测量设备无关的量子层析方法，利用重建伪影检测并量化测量不匹配，从而减轻系统误差，提升量子态控制与表征精度，并经实验验证。
2025-10-09 quant-ph
Experimental demonstration of fault-tolerant state preparation with superconducting qubits
稳健的量子计算需要将精细的量子信息编码成环境难以改变的自由度。量子编码已经在许多物理系统中通过观察和纠正存储错误得到了证明，但应用程序不仅需要存储信息;即使在错误的操作下，我们也必须准确计算。容错量子计算的理论通过提供限制错误传播的基础和技术集合来照亮前进的道路。在这里，我们实现了一个最小的量子码在一个五量子比特超导transmon设备，并展示容错状态的准备。我们通过量子过程层析成像来表征所得到的码字，并研究了逻辑观测量的自由演化。我们的结果是一致的容错状态准备在一个受保护的量子比特子空间。
2017-05-25 quant-ph
Remote preparation of continuous-variable qubits using loss-tolerant hybrid entanglement of light
在网络的远程节点之间传输量子信息是一种关键能力。这种传输可以通过远程状态准备来实现，其中双方共享纠缠，并且发送方完全了解要通信的状态。在这里，我们演示了使用不同信息编码的异构节点之间的这样一个过程，即，粒子状离散变量光学量子比特和波动状连续变量量子比特。利用光的混合纠缠作为共享资源，我们制备了任意的相干态叠加，通过对遥远的离散编码节点的测量来控制。利用量子态层析技术对远程制备态进行了表征，得到了负维格纳函数。这项工作展示了一种新的能力，桥梁离散和连续变量平台。
2018-09-27 quant-ph
Pre- and post-selected quantum states: density matrices, tomography, and Kraus operators
我们提出了一个一般的形式化的2时间量子态，描述前和后选择的量子系统。最一般的2-时间状态的特征在于“密度矢量”，其独立于在制备和后选择之间进行的测量。我们提供了一种用于执行未知的2次密度矢量的层析成像的方法。这一过程，这不能实现弱或投影测量，带来了新的见解所发挥的基本作用克劳斯运营商在量子测量。最后，一般的状态和测量同构后，我们表明，任何测量的2时间状态可以映射到一个预先选定的二分状态的测量。
2013-08-09 quant-ph
Randomized linear gate set tomography
表征形成量子计算设备的构建块的门操作集合中的噪声对于评估设备的质量是必要的。在这里，我们介绍随机线性门集层析成像，一个易于实现的门集层析成像过程，结合了国家的准备和测量误差的标准门集层析成像与无设计随机层析成像电路和计算方便的思想所带来的适当的线性近似。我们证明了我们的计划，通过模拟的例子，以及在IBM量子体验平台上做的实验的性能。在每种情况下，我们看到，我们的程序的性能与标准的门控断层扫描，而不需要复杂的断层扫描电路设计，并采取更少的计算时间在推导的噪声参数的估计。这允许在实验中对门操作进行直接的动态表征。
2020-10-23 quant-ph
Preparation of arbitrary qutrit state based on biphotons
提出了一种新颖的三态光量子系统的实验实现方法。我们利用双光子的偏振态，在单频和空间模式下传播，产生任意量子。特别是生成并测试了扩展版BB84量子密钥分发协议中使用的特定状态序列。我们实验验证了12个基本态的正交性，并证明了它们之间的切换能力。层析过程被应用于重建生成态的密度矩阵。
2004-11-27 quant-ph
Quantum tomography of noisy ion-based qudits
量子层析成像使得获得关于量子计算机的某些逻辑元件的全面信息成为可能。在这方面，它是调试量子计算机的一个很有前途的工具。然而，层析成像的实际应用仍然受到系统测量误差的限制。它们的主要来源是量子态制备和测量过程中的误差。在这项工作中，我们调查的可能性，抑制这些错误的情况下，离子基量子点。首先，我们将证明可以构建一个量子测量协议，该协议在每个测量电路中只包含一个量子操作。这样的协议比在相互无偏的基础上的测量对错误更鲁棒，其中操作的数量与qudit维度的平方成比例地增加。在此之后，我们将展示确定和占状态初始化和读出错误的可能性。总之，所描述的措施可以显着提高真实离子基量子点的量子断层扫描的准确性。
2020-11-09 quant-ph
Self-Consistent Quantum Process Tomography
量子过程层析成像是验证量子门和诊断结构和门设计中的故障的必要工具。我们表明，过程层析成像的标准方法是非常不准确的情况下，用于询问系统的状态和测量算子产生的门，有一些系统误差，一种情况下，所有，但不可避免的任何实际设置。断层摄影中的这些误差不能通过过采样或通过执行更大的实验集来完全校正。我们提出了一种替代方法，断层扫描重建整个图书馆的门在一个自洽的方式。基本要素是定义一个似然函数，该函数不假设用于准备和测量的门。为了使最终的优化易于处理，我们对目标进行线性化，这是对量子计算机进行基准测试时的合理近似，而不是探测黑盒函数。
2012-11-01 quant-ph
Obtaining conclusive information from incomplete experimental quantum tomography
我们证明了不完全量子层析成像可以在实验实现中给出结论性的信息。我们将状态空间划分为多个不相交子集的联合，并最终确定在完全未知的状态下准备的系统属于哪个子集。换句话说，我们构造并解决成员问题。我们的隶属度问题是将状态空间划分为四个不相交的集合的并集，这些集合是通过固定两个最大纠缠参考态和参考态与未知制剂之间的保真度函数“半径”的边界值而形成的。我们研究了度量决定性地解决这些隶属度问题的充要条件。我们构造并实验实现了这样的信息不完全测量的双光子偏振态与组合的单量子比特测量，并解决了在示例情况下的成员问题。
2019-04-11 quant-ph
Demonstration of Robust Quantum Gate Tomography via Randomized Benchmarking
典型的量子门层析成像协议与自一致性问题作斗争：在没有初始状态和最终测量的知识的情况下不能重建门操作，但是在没有良好表征的门的情况下不能获得这样的知识。最近提出的技术，被称为随机基准断层扫描（RBT），回避这个自我一致性问题，设计实验是不敏感的准备和测量的缺陷。我们在超导量子比特系统中实现了这一提议，使用了一些实验改进，包括在单个“原子”脉冲和自定义控制硬件中实现Clifford组的每个元素，以实现大开销协议。我们展示了几个单量子位量子门的稳健重构，包括Clifford群外的幺正。我们证明，RBT产生的物理门重建是一致的随机基准获得的qualities。
2015-05-25 quant-ph
Efficient characterization of qudit logical gates with gate set tomography using an error-free Virtual-Z-gate model
针对传统门集层析成像（GST）数据收集和计算成本高的问题，提出一种高效qudit GST方法，利用qudit Hadamard门与无误差虚拟Z门构建基准态以降低计算成本，并在超导transmon qutrit上验证了适用性。
2024-07-11 quant-ph
Introduction to Quantum Gate Set Tomography
量子门集层析成像（GST）是一种很有前途的量子逻辑门的全面表征方法。与量子过程层析成像（QPT）相比，GST自洽地正确解释了状态准备和测量（SPAM）错误。因此，它提供了显着更准确的估计比QPT作为门的可靠性增加到容错制度。我们对商品及服务税进行了详细的审查，并为其实施提供了一个独立的指南。该方法是一步一步的方式，并包括相关的数学背景材料。我们的目标是证明GST作为一种准确的表征技术和一种简单有效的诊断工具的实用性。作为说明，我们使用单个量子位的模拟示例数据比较GST和QPT的输出。在协议与原始文献中，我们发现，相干误差估计QPT附近的量子纠错阈值，而GST是准确的，在这一制度。
2015-09-09 quant-ph
The Born rule as a parallel transport equation: Detecting multiqudit state-preparation and measurement correlations
在量子层析成像的背景下，我们最近引入了一个称为部分行列式\cite{jackson2015detecting}的量。PD（部分决定因素）是收集的数据，这是敏感的状态准备和测量（SPAM）的相关性存在的显式函数。重要的是，这是在不需要估计状态准备或测量参数的情况下完成的。在目前的工作中，我们希望更好地解释我们的理论观点背后的PD。此外，我们想证明，有一个压倒性的各种应用和推广的PD。特别是，我们将构建检测多量子系统中的垃圾邮件相关性的方法。每种方法的PD和它们敏感的相关性之间的关系是拓扑的。我们给出了所有这些方法的分类，但只专注于明确详细说明最可扩展的方法，$\mathcal{O}(d^4)$。
2017-02-21 quant-ph
Self-consistent quantum measurement tomography based on semidefinite programming
提出基于半定规划的量子测量层析估计方法，可检测实验缺陷并实现无需先验知识的自洽层析，不依赖低噪声等额外假设。
2023-07-24 quant-ph
Fourier Quantum Process Tomography
本文提出傅里叶量子过程层析技术，通过减少测量次数并利用相位恢复实现量子过程的完整表征，实验平均保真度超90%，具有计算优势。
2023-12-20 quant-ph
Quantum process tomography: the role of initial correlations
我们解决了量子过程层析成像的问题，其中的量子过程层析成像产生的状态与环境自由度相关，在系统与环境的相互作用中发挥作用。我们讨论的物理情况下，其中的动力学描述的非线性，或不完全的正变换。特别是，我们表明，任意映射$\varrho_{\rm in}\to\varrho_{\rm out}$可以实现通过使用适当的一组转换器和应用酉操作SWAP。最后给出了完全非运算的实验“实现”。我们解决的问题，验证的兼容性的估计过程中的蒸发器设备。描述任意时间间隔内动力学的演化映射不是完全正的，但仍然是线性的。这些地图的层析成像和一般性质进行了讨论。
2006-09-01 quant-ph
Local tomography and the role of the complex numbers in quantum mechanics
有限维量子力学的各种重建导致形式上实的约当代数A，最后一步是得出A是C*-代数的自伴部分的结论。使用量子逻辑设置，它表明，这可以通过假设，有一个局部层析模型的复合系统由两个副本的相同的系统。局部层析成像是经典概率论和量子力学的一个特征;它意味着多体系统的状态层析成像可以通过在所有子系统中同时测量来执行。局域层析成像的量子逻辑定义是足够的，但它比文献中流行的定义更不严格，并且涉及一些关于所谓的自旋因子的微妙之处。
2020-06-17 quant-ph
Krylov Tomography and Finite-Uncertainty Certification of Exceptional-Point Dynamics
School of Physics and Astronomy, Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院物理与天文学学院）
该研究针对例外点动力学的不确定度与访问范围问题，提出Krylov层析成像框架，通过有限精度模拟验证其可连接例外点结构与测量，为非厄米系统提供通用方案。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
All-optical neural network quantum state tomography
量子态层析成像（QST）是实验量子信息处理的几乎所有方面的关键组成部分。作为量子环境中“成像”技术的模拟，QST天生就是一个数据科学问题，其中机器学习技术，特别是神经网络，已经得到了广泛的应用。在这项工作中，我们建立了一个集成的全光设置的神经网络QST，基于全光神经网络（AONN）。我们的AONN配备了内置的非线性激活功能，该功能基于电磁感应透明。实验结果验证了该全光系统的有效性和可行性，表明AONN能有效地减小态制备和测量误差，并能准确地预测量子态的相位参数。考虑到未来量子网络非常需要光学设置，我们集成AONN-QST的全光设置可能会为全光量子网络提供最后一块砖。
2021-06-09 quant-ph
Error matrices in quantum process tomography
我们讨论了表征实验量子门的误差矩阵，这是类似于标准的过程矩阵$χ$在泡利基础上，除了所需的幺正操作的因式分解，通过正式放置它之前或之后的错误过程。误差矩阵只有一个大的元素，它等于工艺保真度，而其他元素都很小，并表示不完善。沿着左列和/或顶行的元素的虚部直接指示整体缺陷，并且可以用于找到所需的校正。我们讨论了一种相对简单的方法来计算量子门组合的误差矩阵。类似地，由于Lindblad形式的退相干，找到对误差矩阵的一阶贡献是相当简单的。我们还讨论了一种方法来识别和减去由于不完善的状态准备和测量的断层扫描程序的错误。在附录中，我们考虑了几个简单的例子的过程层析成像，并讨论了直观的物理解释的林德布拉德形式的退相干。
2013-11-04 quant-ph
Quantum tomography using state-preparation unitaries
我们描述的算法，以获得一个近似的经典描述的$d$ -维量子态时，给予访问一个酉（及其逆），准备it.For纯状态，我们表征查询复杂度为$\ell_q$ -范数误差对数因子。作为一个特殊的情况下，我们表明，它需要$\widetildeΘ(d/\varepsilon)$应用程序的酉得到一个$\varepsilon$ - $\ell_2$ -近似的状态。对于混合状态，我们考虑一个类似的模型，其中幺正准备状态的纯化。在这个模型中，我们给出了一个有效的算法获得Schatten $q$ -范数估计的秩$r$混合状态，查询上限接近最优。特别是，我们表明，跟踪范数（$q=1$）估计可以得到$\widetilde{\mathcal{O}}(dr/\varepsilon)$查询。这改进了（假设我们的输入模型更强）Haah等人算法的$\varepsilon$依赖性。（2017），其对状态的$\widetilde{\mathcal{O}}(dr/\varepsilon^2)$副本使用联合测量。据我们所知，纯状态层析成像的最有效的采样结果来自于在通用混合状态层析成像算法中将秩设置为$1$，这可能需要计算。我们描述的纯状态，容易和快速实现的样本最优算法。一路上，我们表明，一个$\ell_\infty$ -范数估计的归一化向量诱导（略差）$\ell_q$ -范数估计的向量，而不会失去一个维度依赖的因素的精度。我…
2022-07-18 cs.CC cs.DS quant-ph
Quantum tomography for non-iid sources
ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科技研究院）
本文提出了一种在非i.i.d.源条件下仍保持统计最优的量子重构方法，证明了样本复杂性与传统i.i.d.假设下的结果一致，但重构对象的解释发生变化。
2026-11-03 quant-ph
Variational Gibbs State Preparation on Trapped-Ion Devices
University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；University of Malta（马耳他大学）；University of Massachusetts, Boston（马萨诸塞大学波士顿分校）
本研究在囚离子设备上实现变分量子算法制备吉布斯态，发现温度参数对保真度的非单调影响及热波动导致的温度升高现象。
2026-03-04 quant-ph
Role of fine-grained uncertainty in determining the limit of preparation contextuality
通信博弈的最优成功概率为运筹学设置了基本的限制。奇偶不经意随机存取码（PORAC）的量子优势，一种通信游戏，在经典资源上揭示了量子理论的准备上下文[Phys. Rev. Lett. 102，010401（2009）]。有限维N-dit PORAC博弈中的最优量子优势是一个公开问题。在这里，我们表明，在操作理论中允许的不确定性程度决定了准备上下文的量。我们将细粒度不确定性关系的上界与使用量子资源的PORAC博弈的成功概率联系起来。随后，我们找到了最佳的成功概率为2-dit PORAC游戏使用MUBs的解码策略。最后，我们还得到了一个上界的量子优势的N-dit PORAC游戏。
2021-09-29 quant-ph
An almost convincing scheme for discriminating the preparation basis of quantum ensemble and why it will not work
由密度算符表示的量子系统的混合态可以以多种方式分解为纯态的统计混合，其中每个分解可以被视为不同的制备配方。然而，由于密度矩阵包含了系综的全部信息，因此无法估计量子系统的制备基。在这里，我们提出了一个测量方案，（表面上）提高性能的unsharp测量。我们认为，在某些情况下，该方案是能够提供统计从一个单一的副本的量子系统，从而使它有可能从一个单一的副本进行状态层析成像。该方案的副产品之一是区分用于制备量子系统状态的不同制备方法的方法。然而，我们的数值模拟与我们的直觉预测不一致。我们表明，一个有偏见的经典随机游走的反直观的属性是负责所提出的机制不工作。
2016-01-25 quant-ph
Reliable Quantum Certification of Bosonic Code Preparations
玻色子容错量子计算需要准备玻色子码态，如猫态和GKP态，这些状态具有高保真度和可靠的量子证明。虽然已经提出了许多关于制备这些态的建议，但很少有人研究如何可靠地证明这些实验态。在本文中，我们开发的方法来证明是否一个连续变量的状态落在一定的玻色子量子比特码空间检测证人使用高斯测量。我们的结果可以应用于各种猫码的证明，包括两分量猫态，四分量猫态，压缩两分量猫态以及Gottesman-Kitaev-Preskill码。然后，我们进一步将该方法应用于基于连续变量泛容错测量的量子计算中的资源状态认证，以及瞬时量子多项式电路的量子输出，以证明量子优越性.我们的方法的样本复杂度是有效的模式的数量，所以显着减少开销相比，量子态层析成像在多模式量子态的认证。
2022-11-30 quant-ph
Experimental valley qubit state tomography and coherence induced uncertainty relations in monolayer WSe$_2$
微电子学作为一个新兴的电子学概念，以其独特的性质吸引着人们的研究兴趣，具有广阔的应用前景。通过光学产生具有类自旋量子数的谷极化局域电子自旋是在固体中实现量子信息处理的有希望的候选者。期望通过使用左和右圆偏振光的组合可以光学地实现单量子比特的制备。值得注意的是，在一系列实验中，这已经通过线性偏振激光器很好地实现了，该线性偏振激光器表示左圆形分量和右圆形分量的相等权重，导致谷激子形成为特定的伪自旋量子位，其对于上自旋和下自旋具有相等的振幅。本文报道了利用纵向磁场和光学斯塔克效应控制谷赝自旋的进一步研究。然而，一般的量子位制备尚未得到证明。此外，作为量子信息处理的平台，量子比特状态的精确读出是必要的，为此，状态层析成像是获得量子比特状态密度矩阵的所有信息的标准方法。
2017-04-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sample-Efficient Tomography of a Class of Mixed States with Extensive Entanglement and Magic
University of Southern California（南加州大学）
本文引入Clifford编码块乘积态，证明在固定块大小下，利用Clifford保持的Pauli相关性可多项式副本重建高度纠缠且魔力的混合态，提出潜在框架有界复杂性作为量子态可学习性的组织原则。
2026-09-24 quant-ph
Cyclic measurements and simplified quantum state tomography
针对紧测量实验实现复杂的问题，本文提出循环紧测量概念，通过重复使用单个基于酉的量子器件完成全量子态层析，并给出适用于任意有限维度的可行制备流程。
2025-05-30 math-ph math.MP quant-ph
