Characterization of entangling properties of quantum measurement via two-mode quantum detector tomography using coherent state probes
纠缠测量是量子技术中的重要工具。我们提出了一种新的纠缠测量多模检测，估计的纠缠量，可以在测量中创建。为了说明所提出的措施，我们进行量子断层扫描的双模探测器，这是由两个超导纳米线单光子探测器。我们的方法利用相干态作为探测态，它可以很容易地制备与准确。我们的工作表明，一个可分离的状态，如一个相干态是足以描述一个潜在的纠缠探测器。我们调查的纠缠能力的检测器在各种设置。我们提出的测量验证了探测器在一定条件下进行纠缠测量，揭示了探测器纠缠特性的本质。由于探测器的精确表征对于量子信息技术中的应用是必不可少的，因此探测器特性的实验重建以及所提出的测量将是未来量子信息处理的关键特征。
2019-12-09 quant-ph
Scheme for coherent-state quantum process tomography via normally-ordered moments
在光量子过程层析成像中使用相干态是一种实用的方法。在这里，我们开发了一个框架，通过使用相干态作为探针的正常有序矩的量子光学过程的完整表征。我们导出了几种光学过程的超算符张量。我们还表明，我们的技术可以用来确定量子光学状态和过程的非经典特性。此外，我们研究了多模高斯过程的识别，并表明所需的探测相干态的数量与模式的数量呈线性关系。
2017-04-10 quant-ph
Selective Efficient Quantum Process Tomography
提出了一种新的量子过程层析成像方法。该方法使我们能够有效地估计，具有固定的精度，任何参数表征的量子信道。它是选择性的，因为可以选择估计描述信道的超级算子的任何特定矩阵元素集合的值。此外，我们展示了如何有效地估计与信道相关联的所有平均生存概率（即，其$χ$ -矩阵的所有对角元素。
2008-01-04 quant-ph
Quantum state tomography of qudits via Hong-Ou-Mandel interference
提出了一种利用探测态和靶态之间的HOM干涉对嵌入单光子中的$\mathit{n}$粒子量子态进行量子态层析的方法.该方法仅需要用于HOM干涉的无源分束器，并且去除了目标模式中的所有有源光学器件，以控制传统QST中所需的测量基础。因此，它适用于各种自由度的目标状态，而不改变测量设置。此外，即使使用诸如激光和热光的经典探测光，也实现了可靠的估计。作为原理证明，我们使用偏振量子比特进行了实验演示。无论探测光的光子统计如何，态重构的估计结果与常规QST验证的结果一样准确。
2022-05-23 quant-ph
Entanglement-assisted tomography of a quantum target
我们研究了量子层析重建的效率，其中正在调查的系统（量子目标）是间接监测，通过观察量子探针的状态，已被散射的目标。特别是，我们专注于通过探测量子比特的一维散射，与海森堡型相互作用的量子比特的状态层析成像。通过直接评估相关的量子Cramér-Rao界限，我们比较了通过采用纠缠辅助策略所能获得的精度效率与当纠缠资源不可用时所能获得的精度效率。即使子散粒噪声的精度水平是无法达到的，我们表明，量子相关性发挥了重要作用的估计。还执行与通过量子目标的直接估计（不通过探针）可获得的准确度水平的比较。
2012-03-01 quant-ph
Tomography of Quantum Spinor States
描述二能级原子态的正概率分布（类似于辛层析成像计划）的可能性被认为是。因此，旋转群的不可约表示的基础可以通过由球面上的点参数化的自旋投影的概率分布族来实现。此外，还讨论了对称陀螺模型描述的分子和原子核转动态的层析成像。
1998-07-15 quant-ph
Full characterization of a three-photon GHZ state using quantum state tomography
我们已经进行了第一次实验断层重建的三光子偏振态。量子态层析成像是一种能够全面描述量子系统密度矩阵的有力工具。我们测量了64个三光子偏振相关，并使用“最大似然”重建方法来重建GHZ态。利用纠缠见证算子对纠缠类进行了表征，并提取了Mermin不等式的最大预测值.
2004-12-20 quant-ph
Self-consistent tomography of temporally correlated errors
量子计算机的误差模型对于优化量子算法以使用量子纠错或误差减轻来最小化误差的影响是必不可少的。具有时间相关性的噪声，例如低频噪声和上下文相关噪声，在量子计算设备中很常见，有时甚至很重要。然而，传统的层析成像方法还没有被开发用于获得描述时间相关性的误差模型。在本文中，我们提出了自洽层析成像协议，以获得时间相关的错误模型，我们证明了我们的协议是有效的低频噪声和上下文相关的噪声。
2020-10-18 quant-ph
Quantum-enhanced tomography of unitary processes
光子学的一项基本任务是研究未知的光学过程，这些过程由诸如双折射、光谱响应、厚度和平坦度等特性定义。在实现这一目标的许多方法中，单光子探针可以用于一种称为量子过程层析成像（QPT）的方法。此外，QPT是确定过程如何作用于量子力学状态的基本方法。例如，对于量子技术，QPT被用于验证多量子比特处理器和量子通信信道;在量子物理学中，某种形式的QPT通常是对新物理过程的第一次实验研究，如最近对生物机制中相干传输的研究所示。然而，QPT的精度是有限的事实，即测量与单粒子探针受到不可避免的散粒噪声--这适用于单光子和激光探针。在测量资源有限的情况下，例如，在过程快速变化或时间带宽受限的情况下，克服这种精度限制变得至关重要。在这里，我们设计并演示了一个计划，利用非经典输入状态和量子干涉断层扫描，与以前的QPT方法不同，我们的计划利用的可能性，同时使用多个光子每模式。效率-通过使用的每个光子的精度量化-随着更大的光子数输入状态而缩放。我们的演示使用四光子状态，我们的结果表明，与传统的QPT方法相比，统计波动大幅减少-在理想情况下，一个四光子探测状态产生与12个单探测光子相同的统计信息量。
2014-02-12 quant-ph
Continuous phase-space representations for finite-dimensional quantum states and their tomography
连续相空间已成为描述、分析和层析重建量子态的有力工具。这些相空间技术的过剩是已知的，然而，它们之间的关系仍然缺乏一个彻底的理解有限维量子态。我们提出了一个统一的方法，连续相空间表示，突出了它们的关系和层析成像。然后在大自旋极限下恢复量子光学中的无限维情况。
2019-11-02 quant-ph
Quantum process tomography of entangled photons as a probe of intermediates of singlet fission in a tetracene derivative
自旋纠缠已被提出并广泛应用于相关三重态对的情况，这些三重态对是选定有机半导体中单重态裂变过程的中间态。在这里，我们采用量子过程层析术的偏振纠缠光子对共振与这些国家的激发态吸收调查的内在量子关联的性质，并探索一个明确的证明激子纠缠的存在。
2019-09-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Trading quantum states for temporal profiles: tomography by the overlap
量子态和它们所占据的光场模式是内在联系的。在这里，我们表明，人们可以交易的知识的量子态，以获得有关的基本模式结构的信息，反之亦然，知识的模态形状允许一个完整的断层扫描的量子态。我们的计划可以执行实验上使用的信号和探测状态之间的干涉与一个单一的开/关型检测器的不平衡分束器。通过改变信号和探测器之间的时间重叠，非理想干涉变成了提取信号模式结构信息的有力工具。单个开/关检测器已经足以收集用于重构任意多模信号的密度矩阵的对角部分的必要测量数据。此外，我们实验证明了我们的计划的可行性，只有一个控制参数-相干探测场的时间延迟。
2017-08-28 quant-ph
SSP-QST: Spectral Subspace Purification for Photonic Quantum State Tomography
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
研究针对光子量子传感中实际量子态层析成像的本征值污染问题，提出谱子空间纯化方法SSP-QST，它是秩自适应后处理层，无需秩先验等，模拟中实现高保真度并提高测量效率，为量子传感提供可靠轻量级重建方法。
2026-07-27 quant-ph
On the meaning and interpretation of Tomography in abstract Hilbert spaces
阐明了用标准概率（层析概率）代替波函数或密度矩阵描述量子态的机理。量子层析成像是在一个抽象的希尔伯特空间框架下，通过厄米特线性算子在希尔伯特空间的单位分解，以迹公式表示算子的标积.分解的身份被认为是相对于过完整的家庭的投影机标记的额外的参数和包含的措施，取决于这些参数。它扮演Gram-Schmidt正交归一化核的角色。当测度等于1时，恒等式的分解与正算子值测度（POVM）分解一致。自旋层析成像，光子数层析成像和辛层析成像的例子被重新考虑在这个新的框架。
2005-10-20 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
Practical Tomography of Multi-Time Processes
Macquarie University（麦考瑞大学）
本文研究了多时间过程的完整表征所需的最小辅助维度，证明单个量子比特辅助存储即可实现任意多时间动态的完整重构，无需中途测量或重置。
2026-04-01 quant-ph
Ultrafast pump-probe phase-randomized tomography
本研究首次实现了超快相位随机化层析，结合泵浦-探测实验与量子光学态层析，测量复杂材料的超快非平衡动力学，并通过$α$-石英相干声子响应验证了该方法，为探索非平衡量子涨落提供了新途径。
2024-11-13 physics.optics quant-ph
Quantum-enhanced Network Tomography
College of Information and Computer Sciences, University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校信息与计算机科学学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校电气与计算机工程系）
本文提出利用量子探针通过优化路由算法估计链路传输率，通过Fisher信息矩阵评估性能，实现光网络传输率的量子提升。
2026-04-28 cs.NI quant-ph
Quantum eigenstate tomography with qubit tunneling spectroscopy
量子比特隧穿光谱学（QTS）最近已成为可能的多量子比特系统的能量本征值（频谱）的测量。在标准QTS实验中，非相干探测量子比特与系统的一个量子比特强耦合，其非相干隧穿率提供了有关原始（源）系统能量本征值的信息。本文通过将探测量子位耦合到多个源量子位来推广QTS。我们表明，通过适当选择的耦合，可以执行投影测量的源系统的能量本征态在任意的基础上，从而执行量子本征态层析。作为一个实际的例子，有限的层析成像，我们应用我们的计划探测的一个扭结的本征态的挫折横向伊辛链。
2017-02-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Inverting pump-probe spectroscopy for state tomography of excitonic systems
我们提出了一个两步的协议反演超快光谱实验上的分子聚集体提取的激发态密度矩阵的时间演化。第一步是对实验信号进行去卷积，以确定泵相关响应函数。第二步从该响应函数反转系统的量子态，给出系统如何在探针相互作用之后演化的模型。我们证明了这种反演分析和数值模拟的二聚体模型系统，并评估其缩放到更大的分子聚集体，如光合蛋白质-色素复合物的可行性。我们的方案提供了一个直接的替代方法，确定所有的哈密顿参数，然后模拟激发态动力学。
2013-04-02 physics.chem-ph quant-ph
Identifiability in Quantum State, Process, and Network Tomography
CONNECT Research Centre, School of Engineering, Trinity College Dublin（都柏林三一学院工程学院连接研究中心）；Manning College of Information and Computer Science, University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校曼宁信息与计算机科学学院）；Department of Computing, School of Science, South East Technological University（东南理工大学理学院计算系）
本文通过费舍尔信息矩阵统一研究量子态、过程和网络层析成像的可辨识性，证明QNT的秩等于路径-链路矩阵秩，并揭示IC设置下QST/QPT满秩而QNT可能失秩。
2026-09-15 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
Tomography by noise
我们提出了一个有效的和强大的方法重建的光子数分布，通过使用单独的热噪声作为探针。该方法使用最少数量的预校准量子器件，仅一个开/关单光子探测器就足够了。单光子态、热态和双光子态的实验推断证明了该方法的可行性。该方法对实验缺陷保持稳定，并提供了一种直接、用户友好的量子诊断工具。
2014-10-09 quant-ph
Ancilla-less selective and efficient quantum process tomography
有几种方法，称为量子过程层析成像，可用于表征量子系统的演化，这是一项至关重要的任务。然而，它们的复杂性随着系统的大小而显著增加。在这里，我们提出的理论描述了一种新的类型的方法，量子过程层析成像。我们描述了一种算法，可用于选择性地估计任何参数表征的量子过程。与其任何前辈不同，这种新的量子断层扫描仪结合了两个主要优点：它需要投入大量的物理资源，与量子比特的数量成多项式关系，同时它不需要任何辅助资源。我们提出的第一个光子实现这种量子器件的结果，表征量子过程影响两个量子比特编码在预示着单光子。即使对于这个小系统，我们的方法显示出明显的优势，比其他现有的。
2011-05-24 quant-ph
Quantum Probe Tomography
针对仅能通过局部探针访问多体系统的现实约束，本文提出量子探针层析问题，结合代数几何与平滑分析证明一般哈密顿量的可辨识性，并设计首个高效端到端算法，实现多项式查询复杂度与多对数后处理时间下的哈密顿量参数学习。
2025-10-09 cond-mat.str-el cs.DS quant-ph
Identifiability and Estimation Precision in Quantum Network Tomography with Imperfect Bell-State Measurements
CONNECT Research Centre, School of Engineering, Trinity College Dublin（都柏林三一学院工程学院连接研究中心）；Manning College of Information and Computer Science, University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校曼宁信息与计算机科学学院）；Department of Computing, School of Science, South East Technological University（东南理工大学理学院计算系）
该研究针对不完美贝尔态测量下的量子网络层析成像，设计探针确保可辨识性并推导相关矩阵与估计器，证实其能在网络规模增大时维持链路参数估计精度稳定，均方误差随样本量趋近克拉美罗界。
2026-08-25 quant-ph
On the regularization and optimization in quantum detector tomography
本文利用正则化提升量子探测器层析在信息完备与不完备场景下的准确性，通过半定规划优化探针态分布，证明均方误差的缩放规律，并刻画理想最佳正则化，数值与实验验证了其有效性。
2023-04-10 quant-ph
Entanglement based tomography to probe new macroscopic forces
量子纠缠提供了一种新的方法来测试非相对论范围内的短距离物理。我们将提供一个协议，{ \it潜在}测试新的物理，使两个带电的大质量粒子干涉仪彼此相邻。由于带电，这两个叠加态将通过光子介导的电磁相互作用纠缠，包括库仑势和卡西米尔-波尔德势。我们将提出一种{ \it entanglement based tomography}的方法来寻找非常小的纠缠相位的时间演化，以探索由{ \it迄今未知的宏观力}介导的新的物理效应，这可能是由Yukawa型势建模的两个电荷叠加纠缠的原因。我们将能够约束汤川耦合$α\geq 10^{-35}$为$r\geq 10^{-6}$ m的新物理发生在电磁部门，并在引力势$α_g \geq 10^{-8}$为$r \geq 10^{-6}$ m。此外，我们的协议也可以约束类轴子粒子的质量和耦合，这是补充现有的实验界限。
2022-07-29 gr-qc hep-ph quant-ph
Non-Markovian Quantum Gate Set Tomography
针对非马尔可夫关联影响量子门集层析成像可靠性的问题，提出仪器集层析成像框架及线性反演、最大似然估计两种方法，可自洽表征量子器件的仪器与系统-环境关联，适配NISQ器件。
2024-04-14 quant-ph
On-chip quantum tomography of mechanical nano-scale oscillators with guided Rydberg atoms
纳米机械振荡器以及微加工芯片表面上的里德伯原子波导有望成为未来量子技术的支柱。在一个混合平台与两者，我们表明，在波导中的里德伯原子的光束可以量子相干询问和操纵纳米机械元件，允许充分的量子态断层扫描。断层扫描的核心是使用里德伯原子作为探针的量子非破坏测量。通过在原子与振荡器相互作用时用外场驱动原子，也可以实现振荡器的量子相干位移。我们数值证明了这种完全集成的片上控制和读出套件的量子纳米力学的可行性，考虑到噪声和误差源。
2017-03-31 quant-ph
Experimental quantum tomography of a homodyne detector
本文提出并演示了一种在量子层面完全表征homodyne探测器的层析方法，通过相干态探测和最小二乘算法重构算符测度，并验证其有效性以估计探测器的总体量子效率。
2016-08-10 quant-ph
Experimental demonstration of loop state-preparation-and-measurement tomography
我们已经进行了一个实验，证明回路状态准备和测量（SPAM）层析成像[C。Jackson和S. J.van Enk，Phys.Rev.A92，042312（2015）]能够检测量子系统的制备和测量之间的相关误差。具体来说，我们已经准备好了编码在预示单个光子的偏振中的单个量子比特的纯态和混合态。通过使用多个状态准备和多个测量设备设置来执行测量，我们能够检测它们之间是否存在任何相关误差，并且还能够确定哪些状态准备与哪些测量相关。这是通过在参数空间中循环来实现的，这允许我们检查自一致性。关于状态准备或测量，除了状态的维度和描述检测器的正算子值测量（POVM）是已知的之外，没有做出任何假设。在没有发现相关性的情况下，我们能够通过使用检测器POVM的知识来执行偏振量子比特的量子态层析成像，或者通过使用状态准备的知识来执行量子检测器层析成像。
2017-04-20 quant-ph
Quantum Process Tomography of an Optically-Controlled Kerr Non-linearity
任何光学量子信息处理机都将包括用于单态操纵和涉及多个量子光学状态之间的相互作用的任务的完全表征的组成设备。对于后者，理想的是一种能够确定性光学相移的装置，该装置对输入量子态进行操作，其作用仅由辅助信号场介导。在这里，我们提出了完整的实验表征系统设计的光控相移作用于单光子探测相干态。我们的设置是基于一个温暖的蒸汽的铷原子的电磁诱导透明的条件下，通过使用光触发的N型克尔非线性修改其色散特性。我们通过发送一组输入探测态并通过平衡零差层析成像测量相应的输出，随后执行相干态量子过程层析成像技术，充分表征了我们设备的性能。这种方法为我们提供了精确的知识，我们的光学相移将如何修改任何任意输入的量子态重建模式中设计的。
2015-05-14 physics.atom-ph quant-ph
Two-stage Estimation for Quantum Detector Tomography: Error Analysis, Numerical and Experimental Results
University of New South Wales（新南威尔士大学）；Centre for Quantum Computation and Communication Technology, Australian Research Council（澳大利亚研究委员会量子通信与计算中心）；Griffith University（格里菲斯大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）
本文提出了一种新的量子探测器反演方法，通过不同探针态生成测量数据，利用约束线性回归估计得到第一阶段估计，再通过正定性要求得到第二阶段估计，分析了该方法的计算复杂度和误差上界，并通过模拟和量子光学实验验证了其有效性。
2021-07-15 cs.SY eess.SY quant-ph
Hamiltonian tomography by the quantum quench protocol with random noise
在这篇文章中，我们介绍了一个框架的哈密顿层析成像的多量子比特系统的随机噪声。我们采用量子猝灭方案，通过随机幺正算符和时间不确定性扭曲的局域测量来重建多体哈密顿量。特别地，我们考虑一个横向场伊辛哈密顿描述的相互作用的两个自旋$1/2$和三个量子比特的哈密顿系统内的射频场。对于随机哈密顿的样本，我们报告重建的保真度与由两个参数量化的噪声量。此外，我们还讨论了哈密顿层析成像的精度与框架中所涉及的量子态对数目之间的相关性。结果提供了有价值的洞察协议对随机噪声的鲁棒性。
2021-11-29 math-ph math.MP quant-ph
Quantum Tomography Measures Entanglement in Collider Reactions
在高能和核反应中的纠缠态正受到人们的极大关注.这些反应的适当描述使用密度矩阵，和纠缠的表达在{ \it可分性}。量子层析成像绕过场论的形式主义，以确定密度矩阵的实验观测。我们回顾了最近的工作，应用量子层析成像的实际实验数据分析。我们讨论了在量子信息科学中定义的可分性和在高能物理中定义的因式分解之间的关系。当应用因式分解时，它来自于使用可分离探头，其通过断层摄影确定纠缠密度矩阵的可分离投影。
2019-10-14 hep-ph nucl-th quant-ph
Quantum tomography in position and momentum space
介绍了一种在位置和动量空间中对连续变量系统进行量子层析成像的方法。我们考虑一个单一的二能级探针与量子谐振子相互作用的一类哈密顿，线性的位置和动量变量，在一个可调的时间跨度。我们研究了两种情况：纯态波函数的重建和混合态密度矩阵的直接测量。我们表明，我们的方法可以应用到几个物理系统中，高量子控制可以通过实验实现。
2012-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Post-field ionization of Si clusters in atom probe tomography: A joint theoretical and experimental study
针对原子探针层析成像中质荷比相同的离子峰重叠导致定量误差的问题，本研究基于后场电离机制提出实验后分析方法，结合硅团簇实验与Kingham理论验证可行性，并测试了方法的跨体系适用性。
2022-07-11 physics.app-ph physics.atm-clus quant-ph
