Selective and efficient quantum process tomography with single photons
我们提出了一种新的量子过程层析成像方法的第一个光子实现的结果。该方法（最初由A. Bendersky等人，Phys. Rev. Lett 100，190403（2008））使得能够使用与量子比特的数量多项式缩放的资源来估计表征量子过程的卡矩阵的任何元素。它是基于这样的思想，即将任何chi矩阵元素的估计映射到量子信道的平均保真度上，并通过在称为2-设计的一组特殊状态上随机采样来估计后者。利用一个已知的单光子源，我们完全实现了这样的算法，并对影响偏振量子比特的多个通道进行了过程层析成像。与现有的方法进行了比较，并讨论了它的优点。
2010-02-23 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
Errors in heralded circuits for linear optical entanglement generation
本文提出基于连续变量形式主义的模拟框架，分析贝尔态产生电路中的非计算性泄漏错误，发现五光子DFT方案最鲁棒，并揭示泄漏错误阻碍级联门的模块化表征，为容错光子量子计算提供真实噪声模型。
2023-05-15 quant-ph
Tomography and Purification of the Temporal-Mode Structure of Quantum Light
高维量子信息处理承诺的能力超出了目前的技术水平，但解决个人的信息携带模式提出了一个重大的实验挑战。在这里，我们展示了有效的高维操作在非经典光的时频域。我们通过参量下转换泵浦的超快脉冲整形产生具有定制时间模式结构的预示光子。然后，我们实现了一个量子脉冲门，使色散工程和频产生，投影到可编程的时间模式，重建七个维度的量子态。我们还通过选择性地去除时间模式来操纵时频结构，明确地证明了工程非线性过程对量子态的模式选择性操纵的有效性。
2018-05-28 quant-ph
Neural Network Enhanced Single-Photon Fock State Tomography
本文提出神经网络增强的单光子Fock态层析方法，通过平衡零差探测和直方图架构直接估计Wigner函数负值性等参数，实现对光子数分布的快速、鲁棒和精确表征。
2024-05-05 quant-ph
Time-frequency quantum process tomography of parametric down-conversion
参量下转换（PDC）是实际产生多重量子光学态的既定标准。这些包括双模压缩真空，预示非高斯态和纠缠光子对。详细的理论研究提供了深入了解PDC的时频（TF）结构，这是由复值联合谱幅度（JSA）函数。然而，在实验中，PDC的TF结构的主要特征是强度测量，禁止进入JSA的重要阶段。在本文中，我们提出了一个振幅敏感的量子过程层析成像技术，结合超快光学和经典的三波混频的方法。我们的方法有利于直接和相位敏感的PDC的时频层析成像具有高光谱分辨率和优良的信噪比。这对于所有量子光学应用都很重要，这些应用依赖于工程参数化过程，并基于量子波函数的微小知识来生成定制的光子量子态。
2014-06-17 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
Non-Gaussian mechanical motion via single and multi-phonon subtraction from a thermal state
量子光学测量技术为通过腔光学力学对机械振荡器进行量子控制提供了丰富的途径。特别是，一个强大的，但很少探索的组合利用光学测量，以执行预示的非高斯机械状态的准备，然后通过断层扫描，以确定机械相空间分布。在这里，我们实验上进行预示单和多声子减法通过光子计数的激光冷却的机械热态与布里渊光学机械系统在室温下，并使用光外差检测测量的$s$参数化的维格纳分布的非高斯机械状态。这里开发的技术推进了基于光学的机械状态断层扫描的最新技术，并将用于利用机械量子态工程和断层扫描的广泛的应用和基础研究。
2021-10-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Tomography of multimode quantum systems with quadratic Hamiltonians and multivariable Hermite polynomials
综述了具有位置和动量二次型多模非定常哈密顿算符的系统。讨论了二次系统的Fock态和Gauss态的层析概率分布。Fock态的层析图用多变量Hermite多项式表示。利用这些明显的物理关系，得到了多变量厄米多项式的一些新公式，并给出了振子和电荷在电磁场中运动的例子。
2001-12-26 quant-ph
Optical homodyne tomography with polynomial series expansion
我们提出并证明了一种基于逆Radon变换的光学零差层析成像方法。与通常的滤波反投影算法不同，该方法采用适当的多项式级数展开Wigner函数和边缘分布，并离散化傅立叶空间。我们表明，这种技术解决了大多数技术困难，遇到的核反卷积为基础的方法和重建整体更好，更平滑的维格纳函数。我们还给出了这两种方法的重建误差的估计，并显示了噪声处理性能和统计误差的弹性的改善。
2011-11-11 quant-ph
Heralded photonic graph states with inefficient quantum emitters
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本研究提出一种适配低效量子发射器的光子图态预示生成方案，将大图态构建时间的指数级缩放降至多项式级，额外开销为新增自旋量子比特与纠缠门，无需非破坏性测量和高效光子存储即可实现基于测量的量子计算等任务，并构建了可在当前硬件高效运行的安全两方计算协议。
2025-01-28 quant-ph
Efficient quantum state tomography with Chebyshev polynomials
本文提出一种基于切比雪夫多项式的近似量子态层析方法，通过估计展开系数并用Hadamard测试电路测量，以线性深度电路高效重建大尺度特征主导的量子态，验证于解析函数和流场数据。
2025-09-11 quant-ph
Rigorous no-go theorems for heralded linear-optical state generation tasks
The University of Queensland（昆士兰大学）；Griffith University（格里菲斯大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本文研究了利用线性光学和辅助光子测量生成离散变量量子态的挑战，通过代数几何中的Nullstellensatz算法证明了某些任务的不可行性，为光学态和门的物理资源需求提供了下界。
2026-02-10 quant-ph
Universal quantum data compression via gentle tomography
量子态层析成像--通过对一个量子态进行测量来估计它的实践--在各种情况下都很有用。我们介绍“温和层析成像”作为保留测量的量子数据的层析成像的一个版本。作为温和层析成像的一个应用，我们描述了一个简单的多项式时间通用信源编码方法。
2004-03-10 quant-ph
Efficient quantum tomography of a polynomial subspace
针对Hilbert空间指数膨胀限制量子层析实用性的问题，提出基于直接保真度估计（DFE）的部分量子层析方法，通过聚焦目标态附近的邻域子空间实现自验证的密度算符估计，并证明了乘积测量集相比Pauli测量能更高效地降低DFE成本。
2025-03-01 quant-ph
Krylov shadow tomography: Efficient estimation of quantum Fisher information
针对大系统中量子Fisher信息（QFI）估计的非线性难题，提出将Krylov子空间方法与阴影层析结合的Krylov阴影层析（KST）技术，可构建QFI的非多项式下界层级且最高阶与QFI精确匹配，为高效实验估计QFI提供了新途径。
2025-03-03 quant-ph
Superiority of Krylov shadow tomography in estimating quantum Fisher information: From bounds to exactness
Shandong University（山东大学）
本文探讨了Krylov阴影成像在估计量子鱼眼信息中的实用性，证明低阶Krylov界限能高效准确地估计QFI，并且随着阶数增加，Krylov界限以指数速度收敛于QFI，可超越现有多项式下界。
2026-04-29 quant-ph
Tracking the Evolution of Near-Field Photonic Qubits into High-Dimensional Qudits via State Tomography
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究通过量子态层析成像揭示光子在近场与自由空间间耦合时量子信息的演化，发现近场TAM量子比特转化为自由空间纠缠于SAM和OAM的四态，验证了高维量子电路芯片开发的新方法。
2025-04-29 physics.optics quant-ph
Automated discovery of heralded ballistic graph state generators for fusion-based photonic quantum computation
Q-CTRL；Nearmap
本文提出了一种通用优化框架，用于自动发现光子电路，通过多项式模拟方法实现高效强模拟和基于梯度的优化，从而生成高保真度和高成功率的图状态电路。
2026-04-10 quant-ph
Quantum state restoration and single-copy tomography
给定一个n量子比特量子态的拷贝|由于不可克隆定理的存在，极大地限制了从不可克隆定理中提取的信息量。此外，只给出一个验证状态的过程，例如，一个测量算子的过程，|psi><psi|，我们无法准备|psi> n中的时间多项式。在本文中，我们考虑的情况下，我们都给一个单一的副本，|psi>和验证它的能力。我们表明，在这种情况下，我们可以有效地做一些新颖的事情。我们提出了一种新的算法，我们称之为量子态恢复，它允许我们扩展一个大型的子系统，|psi>到完整状态，这反过来又允许我们复制|psi>。此外，我们提出的算法，可以执行断层扫描的小型子系统，|psi>，我们展示了如何使用这些算法来估计任何有效实现的POVM作用于|Psi>在POVM的结果的数量的时间多项式中。
2011-05-10 quant-ph
Multi-phonon Fock state heralding with single-photon detection
研究允许前向布里渊散射的光机械系统，通过求解薛定谔方程和Lindblad主方程，提出利用单光子探测结合频率滤波来预示制备多声子Fock态，并给出了量子层析方法。
2024-07-26 physics.optics quant-ph
Self-Protected Quantum Algorithms Based on Quantum State Tomography
只有少数几类量子算法是已知的，它们提供了超过经典算法的加速。然而，这些以及任何新的量子算法都为量子计算机的发展提供了重要的动力。本文提出了一种基于量子态层析的新的量子算法。其中包括计算几个量子力学期望值的算法和确定多项式因子的算法。这些量子算法本身就很重要。然而，值得注意的是，这些量子算法对一大类错误免疫。我们描述这些算法，并提供免疫的条件。
2007-02-06 quant-ph
Scalable Quantum Tomography with Fidelity Estimation
我们提出了一个纯量子系统的量子层析成像方案，该方案采用随机基测量和生成学习方法，以及内置的保真度估计方法来评估层析成像状态的可靠性。我们从理论上证明了该方案的有效性，并对三种典型的量子信息态和随机激发态进行了数值模拟实验，验证了该方案的有效性和鲁棒性。当系统规模增大时，满足一定收敛准则所需的副本数以低次多项式的方式增长，从而实现了对实际量子态层析至关重要的可扩展性.
2018-12-09 quant-ph
On a Stroboscopic Approach to Quantum Tomography of Qudits Governed by Gaussian Semigroups
在本文中，我们讨论的最小数量的观察，在某些时刻的期望值确定的轨迹的d-能级量子系统（“qudit”）的高斯半群。我们假设系统的宏观信息由n个自伴算子$Q_1,...,Q_n$在某时刻的平均值$t_1<t_2<...<t_r$给出，其中$n<d^2-1$和$r\leq {\rm deg} μ(λ,\bBBL)$ .这里$μ(λ,\bBBL)$代表高斯流生成器的最小多项式。
2004-08-27 quant-ph
3D compact photonic circuits for realizing quantum state tomography of qudits in any finite dimension
在这项工作中，我们提出了三维光子电路的设计，保证了相当大的减少电路的复杂性的目的，执行量子态断层扫描的N维路径qudits。在这项工作中选择的POVM（正算子值测度）确保，对于奇数维，这样的过程是最小的。我们的建议包括将形成电路的波导组织为由N个垂直扇区形成的正方形阵列，每个扇区由N个波导组成，在垂直方向上排列。基于所选择的POVM的对称性，作用于初始量子系统的干涉仪可以被分成三个不同的幺正操作序列。这些操作独立地作用于电路的每个垂直扇区或层，这简化了它们的确定。因此，我们已经获得了这样的电路，使得分束器的数量服从与量子系统维度的3次多项式函数，而在目前的建议中，这个数量随着4次多项式函数而增长。此外，在我们的方案中，光学深度从量子系统维数的二次函数降为一次函数。这些结果证实了在我们的建议中的光子电路的复杂性显着降低。
2020-02-10 quant-ph
Shadow process tomography of quantum channels
本文将阴影态层析思想推广到量子过程表征，利用 Choi 同构建立测量次数界限并提出实现算法，显著降低理解大规模量子系统所需的测量开销。
2023-04-11 quant-ph
Optimal Quantum Overlapping Tomography
本文通过将重叠层析问题映射到团覆盖模型，提出最优量子重叠层析统一框架，显著降低测量成本，并在核自旋与超导量子处理器上验证了其可行性与鲁棒性。
2024-10-17 quant-ph
Quantitative tomography for continuous variable quantum systems
我们提出了一个连续变量的层析成像方案，重建Husimi Q-函数（维格纳函数）的拉格朗日插值，使用测量的Q-函数（维格纳函数）在帕多瓦点，最佳采样点的二维重建。与在规则网格上使用等距点相比，我们的方法大大减少了所需的测量次数，尽管可以重新分析这些实验。重建算法产生的重建函数与指数下降的误差和准线性运行时间的帕多瓦点的数量。此外，利用Q函数的插值多项式，我们提出了一种技术，直接估计的密度矩阵元素的连续变量状态，只有线性传播的输入测量误差。此外，我们推导出一个状态无关的分析界上的错误，这样我们的估计的密度矩阵是伴随着其不确定性的措施。
2017-06-23 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
Efficient quantum state tomography
量子态层析成像是从测量数据推断量子系统状态的能力，是量子器件验证和基准测试的金标准。它已经在组件很少的系统中实现，但对于较大的系统，它变得不可行，因为量子测量的数量和处理它们所需的计算量在系统大小中呈指数级增长。在这里，我们表明，我们可以做指数比直接的状态层析成像的量子态的范围很广，特别是那些很好地近似的矩阵乘积状态ananomaly。我们提出了两个方案的层析成像在1-D量子系统和触摸的推广。一种方案需要在恒定数量的子系统上进行单一操作，而另一种方案只需要局部测量以及更精细的后处理。这两种方案只依赖于线性数量的实验操作和经典的后处理，这是多项式的系统大小。该方法的另一个优点是重建状态的准确性可以在没有任何先验假设的情况下得到严格的证明。
2011-01-23 quant-ph
Efficiently Learning Global Quantum Channels with Local Tomography
Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
本文提出了一种基于局部到全局重建框架的方法，用于高效表征多量子比特通道，通过结合局部阴影全息法与凸优化获得的局部最优恢复映射，实现对全局属性的准确恢复。
2026-03-07 quant-ph
Geometric Latent Space Tomography with Metric-Preserving Autoencoders
BRAC University（布拉格大学）
本文提出几何潜在空间断层扫描方法，结合经典编码器与量子解码器，通过度量保持损失保留量子度量结构，实现高保真量子态重建与误差缓解。
2025-12-16 quant-ph
A context-aware gate set tomography characterization of superconducting qubits
量子表征、验证和确认（QCVV）协议的效率高度依赖于假设的噪声模型和底层错误机制之间的一致性。事实上，量子处理单元（QPU）中的错误包含了上下文可靠性的各个方面，这些方面被大多数常用的QCVV协议所忽视。由于QCVV协议在表征和评估量子操作时是不可或缺的，因此迫切需要考虑到这些方面的详细表征。在这项工作中，我们通过设计一个上下文感知版本的门集断层扫描（GST）协议来解决这些缺点。我们的实验选择方法是基于一个多项式量化的累积误差内的设计电路。使用模拟的QPU，我们表明，这种技术使一个不准确的表征达到$10^{-5}$。此外，我们使用我们提出的协议来实验推断上下文相关的错误，即串扰和记忆效应，在一个公开访问的基于云的超导量子位平台。我们的研究结果表明，当GST升级到包括上下文意识等功能，观察到一个大的一致性的错误。这些发现开辟了大幅减少当前演示的QPU中的错误的可能性。
2022-02-28 quant-ph
Experimental single-setting quantum state tomography
量子计算机使用稳定增长的系统规模来解决越来越复杂的任务。表征这些量子系统至关重要，但也变得越来越具有挑战性。黄金标准是量子态层析成像（QST），能够在没有先验知识的情况下完全重建量子态。然而，测量和经典计算成本在系统规模上呈指数级增长-这是现有和近期量子设备规模的瓶颈。在这里，我们展示了一个可扩展的和实用的QST方法，使用一个单一的测量设置，即对称信息完整（SIC）的正算子值的措施（POVM）。我们在一个离子阱设备上实现了这些非正交测量，方法是在每个离子中利用更多的能级-没有辅助量子位。更准确地说，我们将SIC POVM局部映射到嵌入在高维系统中的正交状态，我们使用重复的顺序检测来读取这些状态，从而在每次拍摄中提供完整的断层信息。将此SIC断层扫描与最近开发的随机测量工具箱（“经典阴影”）相结合被证明是一个强大的组合。SIC层析成像消除了随机选择测量设置（“去随机化”）的需要，而经典阴影使得能够比标准方法更快地估计密度矩阵数量级的任意多项式函数。后者使深入的纠缠研究成为可能，我们在5量子位绝对最大纠缠（AME）态上进行了实验展示。此外，在每次拍摄中都可以获得完整的断层扫描信息，这一事实使在线QST实时可用。我们在一个8量子比特纠缠态上证明了这一点，以及快速状态识别。总而言之，这些特征将基于SIC的经典阴影估计挑选出来作为用于量子态表征的高度可扩展且方便的工具。
2022-05-31 quant-ph
Quantum Network Tomography with Multi-party State Distribution
量子信息的脆弱性使得在量子信道传输下几乎不可能将量子态与噪声完全隔离。量子网络是量子处理器件通过量子信道互连而形成的复杂系统。在这种情况下，表征信道如何在传输的量子态中引入噪声是至关重要的。由非幺正量子信道引入的误差分布的精确描述可以通知量子纠错协议以针对特定误差模型定制操作。此外，通过用端到端测量监测网络来表征这种错误，使端节点能够推断网络链路的状态。在这项工作中，我们解决端到端的量子信道在量子网络中的特性，通过引入量子网络层析成像的问题。这个问题的解决方案是一个概率的估计器，该概率定义了网络中所有量子信道的Kraus分解，使用仅在端节点中执行的测量。我们详细研究了任意星型量子网络的情况下，量子信道由一个单一的泡利算子，如位翻转量子信道。我们提供解决方案，这样的网络与多项式样本的复杂性。我们的解决方案提供的证据表明，预共享纠缠带来的优势，估计参数的可识别性。
2022-06-06 quant-ph
Radon transform and pattern functions in quantum tomography
本文以规范形式引入了Wigner准概率的二维Radon变换，并讨论了在其反演中起作用的函数。本文研究了这种Radon变换关于位移和压缩态的变换性质，并指出后者等价于Radon变换的变量的一个辛变换，其逆矩阵等价于Wigner准概率中变量的变换。讨论了由Radon变换重构密度算符和直接重构密度算符的Fock态矩阵元及其法序矩。据发现，对于有限阶矩的角度上的集成可以减少到一个有限的总和在一个离散的角度。由正常阶矩重构Fock态矩阵元，得到了一种新的模式函数表示，即在偶数或奇数Hermite多项式上的收敛级数，它适合于实际计算。从这个新的表示的角度来看，被认为是一阶导数的产品的规范化和nonnormalizable本征函数的数字运营商的模式功能的结构。
1997-06-12 quant-ph
Selective and efficient quantum process tomography for non-trace preserving maps: a superconducting quantum processor implementation
作为对未知量子过程的完全重建的替代，所谓的选择性和有效的量子过程层析成像（SEQPT）允许单独地并且高达所需精度地估计矩阵的给定元素，该矩阵描述具有多项式量的资源的这种操作。该协议的实现已经成功地进行了表征的量子系统，这是很好地描述了一个保迹量子映射的演变。在这里，我们处理一个更一般类型的量子过程，不保留输入量子态的痕迹，这自然会出现在不完美的设备和系统环境相互作用的存在下，在量子信息科学或量子动力学控制的背景下。在这种情况下，我们表明，与援助的{ \it先验}的信息的损失结构的量子信道，的SEQID重建可以适应重建的非保迹映射。我们明确地描述了如何实现在任意有限维的希尔伯特空间的重建$d$。该方法在IBM Quantum服务的超导量子处理器上进行了实验验证，通过估计几个非保迹量子过程的尺寸高达$d=6$。我们的研究结果表明，它是有可能有效地重建非保迹过程，具有高精度，并具有显着更高的保真度比当该过程被假定为保迹。
2023-01-26 quant-ph
One, Two, Three: One empirical evaluation of a two-copy shadow tomography scheme with triple efficiency
Johannes Kepler University Linz（林茨约翰·开普勒大学）
本文通过实证研究验证了三重效率影子量子态重构的理论预测，并展示了其在稳定器态和随机吉布斯态中的高效性能。
2025-08-15 quant-ph
Efficient Characterization of Coherent and Correlated Low-Degree Noise in Layers of Gates
Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Dipartimento di Fisica e Astronomia “G. Galilei” & Padua Quantum Technologies Research Center, Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学伽利略物理与天文学系及帕多瓦量子技术研究中心）
该研究提出了一种基于低阶假设的量子过程层析协议，通过经典后处理实现门层反转，有效表征门层中的相干和相关低阶噪声。
2026-01-08 quant-ph
Wave Matrix Lindbladization II: General Lindbladians, Linear Combinations, and Polynomials
本文扩展波矩阵Lindblad化方法，用于模拟一般Lindblad算子及其线性组合或多项式，提出相应量子算法，并证明其样本复杂度与系统维度无关，优于全层析成像。
2023-09-25 quant-ph
Marton's conjecture in polynomial time
IBM Research（IBM研究院）；Columbia University（哥伦比亚大学）；MIT（麻省理工学院）
本文给出Marton猜想的多项式时间算法，利用均匀采样和成员查询，输出覆盖集合的子空间，并应用于多种学习问题的多项式时间求解。
2026-09-18 cs.CC math.CO quant-ph
Minimax Quantum State Tomography with Periodic Clifford Measurements
School of Statistics, University of Minnesota（明尼苏达大学统计学院）
该论文研究量子态层析的极小极大风险，提出周期 Clifford 测量下的自适应估计器，在多项式谱衰减类上达到最优速率，并给出高效算法与形式化验证。
2026-10-02 math.ST quant-ph stat.TH
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
Mitigating shot noise in local overlapping quantum tomography with semidefinite programming
针对近期量子计算中约化密度矩阵（RDMs）测量易受散粒噪声影响产生非物理结果的问题，提出用多项式规模半定规划施加相容性约束、重构重叠RDMs以缓解噪声的方法，可提升精度与资源效率，适用于变分算法等场景。
2025-06-12 quant-ph
Scalable reconstruction of unitary processes and Hamiltonians
基于最近提出的有效的量子态层析方案，我们提出了一种可扩展的方法，用于幺正过程的层析和一维局域哈密顿量的重建。与标准量子过程层析成像的子系统数量的指数缩放相反，该方法仅依赖于线性许多局部可观测量的测量以及（a）准备局部信息完备算子的本征态的能力或（b）访问与待表征系统相同大小的辅助系统以及在组合系统上准备最大纠缠态的能力。因此，该方法最多需要线性地准备许多状态和线性地测量许多可观测量。重建的质量可以用首先获得重建所需的相同实验资源来量化。我们的几个量子线路和本地哈密顿的数值模拟表明，测量和后处理资源的总数的多项式缩放。
2015-04-29 quant-ph
Quantum State Learning Implies Circuit Lower Bounds
该论文建立量子态层析成像、伪随机性与电路下界的联系，证明高效区分算法蕴含状态合成复杂度类的下界，并扩展至判定问题，解释了相关算法进展有限的原因。
2025-09-25 quant-ph
Fast and Sure-ious Quantum Process Tomography
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学电气与计算机工程系）
本文证明部分归一化是量子信道Choi态的精确保真度投影，从而将量子态层析算法提升为量子过程层析算法，并给出保真度投影最小二乘法的样本复杂度与数值优势。
2026-10-05 quant-ph
Quantum light sources with configurable lifetime leveraging parity-time symmetry
本文利用宇称-时间对称性设计出芯片级量子光源，通过两个微环谐振器的PT对称耦合实现38倍的光子寿命调谐，并生成高干涉可见度和低二阶自相关的纠缠光子对，为可编程量子计算等应用提供新方案。
2025-04-02 physics.optics quant-ph
Efficient multimode Wigner tomography
本文提出一种采样需求随子空间大小多项式扩展的多模量子态重建方法，在3D cQED系统上对多达4模纠缠W态进行维格纳层析验证，相比传统方法在3模及以上模式数下效率显著提升。
2023-09-18 cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient Noisy Quantum State and Process Tomography
Beijing Normal University（北京师范大学）；The University of Western Australia（西澳大学）；Peking University（北京大学）
提出一种结构无关的学习框架，用于有噪量子电路的状态和过程层析，在log深度下实现高效表示，并扩展到任意噪声强度，达到准多项式复杂度。
2026-06-23 quant-ph
Agnostic Product Mixed State Tomography via Robust Statistics
Harvard University（哈佛大学）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；University of Washington（华盛顿大学）
研究量子与经典学习问题的复杂性，提出针对混合态的高效态重构算法，实现误差O(opt log(1/opt))，并建立统计查询下界，改进了二元产品分布的鲁棒学习。
2026-04-28 cs.DS quant-ph
Reconstructing quantum states efficiently
量子态层析成像是一种从测量数据中推导出量子系统的密度矩阵的方法，它对于当前和未来量子器件的验证具有重要意义。它已经在具有很少组件的系统中实现，但是对于较大的系统，它迅速变得不可行，因为量子测量的数量和处理它们所需的计算资源在系统大小中呈指数增长。在这里，我们表明，我们可以获得一个指数的优势，直接状态层析成像的量子态通常实现的性质。基于奇异值阈值和矩阵乘积状态方法，我们引入了一个状态重建方案，只依赖于一个线性数量的测量。用于从这些测量以高保真度重建状态所需的后处理的计算资源在系统大小上是多项式的。
2010-02-21 quant-ph
Efficient quantum state tomography with convolutional neural networks
现代量子模拟器可以制备各种各样的量子态，但从层析测量数据中精确估计可观测量往往是一个挑战。我们解决这个问题，通过开发一个量子态断层扫描计划，它依赖于近似的概率分布的结果，在一个由卷积神经网络表示的变分流形的信息完整的测量。我们展示了一个很好的代表性的原型地面和稳定的状态与此ananterior使用一些变分参数，尺度多项式系统的大小。这种压缩表示使我们能够重建状态与高经典的性能优于标准的方法，如极大似然估计。此外，它实现了减少的可观测量的估计误差的数量级相比，他们直接估计从实验数据。
2022-09-26 cond-mat.quant-gas physics.comp-ph quant-ph
On calculating the mean values of quantum observables in the optical tomography representation
给定密度算子$\hat ρ$，光学层析成像图定义了允许重建$\hat ρ$的实数线上的概率分布$w_{\hat ρ}(X,ϕ),\ ϕ\in [0,2π),$的单参数集合。我们引入了一个从量子观测量$\hat a$的特殊类$\mathcal A$到广义函数$a(X,ϕ)$的对偶映射，使得平均值$<\hat a>_{\hat ρ} =Tr(\hat ρ\hat a)$由公式$<\hat a>_{\hat ρ}= \int \limits_{0}^{2π}\int \limits_{-\infty}^{+\infty}w_{\hat ρ}(X,ϕ)a(X,ϕ)dXdϕ$给出.类$\mathcal A$包括规范变量$\hat q$和$\hat p$的所有对称多项式。
2011-04-29 math-ph math.MP quant-ph
