Optimising shadow tomography with generalised measurements
量子技术的进步需要可扩展的技术来有效地从量子系统中提取信息，例如可观测量的期望值或其熵。传统的断层扫描仅限于少数量子位，而阴影断层扫描已被建议作为更大系统的可扩展替代品。传统上，阴影断层扫描是基于应用随机酉群时系统上的理想投影测量结果进行分析的。在这里，我们建议，阴影断层扫描可以更直接地制定为广义测量，或积极的运营商价值的措施。基于最小二乘估计的思想，广义测量的阴影层析成像比传统的幺正随机公式更一般和简单。特别是，这个公式使我们能够详细分析理论方面的阴影层析成像。例如，我们提供了一个详细的研究阴影断层扫描中的对称性的含义。当噪声不可避免时，具有广义测量的阴影层析成像在量子力学测量的实际实施中也是不可或缺的。此外，我们还演示了如何优化测量的阴影断层扫描针对一组特定的观测量可以进行。
2022-11-26 quant-ph
Choice of Measurement Sets in Qubit Tomography
状态估计的最优广义测量是很好理解的。然而，实际的量子态层析成像通常使用固定的投影测量集合来执行，并且如何选择这些测量的问题在文献中基本上未被探索。在这项工作中，我们开发的纯量子位层析成像的平均保真度的理论渐近界使用的测量集，其轴对应于柏拉图固体的顶点。我们还提出了完整的模拟极大似然层析的混合量子比特态使用柏拉图固体测量。我们表明，过完备的测量集可以用来提高层析重建的精度。
2007-06-26 quant-ph
Optimal quantum tomography for states, measurements, and transformations
我们提出了第一个完整的优化的量子层析成像，状态，POVM，和各种类别的变换，为任意先验系综和任意表示，给出相应的可行的实验方案。
2008-06-06 quant-ph
Information gain in tomography - A quantum signature of chaos
我们发现经典混沌的量子签名在各种度量的信息增益在量子层析成像。我们采用一个量子态估计的基础上弱集体测量的合奏相同准备的系统。层析测量记录由厄米算符的期望值序列组成，厄米算符在重复应用量子踢顶的Floquet映射的情况下演化。我们发现，在信息增益的增加，因此在重建算法的混沌参数地图增加时，更高的quantiities。结果与随机矩阵理论相吻合。
2013-01-18 quant-ph
State estimation: direct state measurement vs. tomography
我们通过精确的蒙特卡罗模拟比较了直接状态测量（DST或弱状态层析成像）与常规状态重建（层析成像）。我们表明，DST是令人惊讶的强大的固有偏见。我们提出了一种方法来估计这样的偏见（在重建中引入了不可避免的错误）从实验数据。正如预期的那样，我们发现DST比断层扫描精确得多。我们认为有限和无限维状态的DST指针，表明它们提供了可比的重建。
2013-10-23 quant-ph
On the novelty, efficacy, and significance of weak measurements for quantum tomography
由于最近的几个提议，使用弱测量进行量子断层扫描正受到越来越多的关注。在这种情况下，使用弱测量的广告优点是多种多样的，但通常由新颖性，增加的功效和基础意义来表示。我们批判性地评估了两个提出这种主张的建议，发现弱测量并不是其广告功能的重要组成部分。
2015-06-29 quant-ph
Experimental adaptive quantum state tomography based on rank-preserving transformations
量子层析成像是一种利用多个测量数据重建量子态的过程。量子层析成像算法的一个基本目标是找到将最大化通过测量获得的关于未知量子态的有用信息的测量。基于保秩变换的量子层析成像算法是近年来提出的一种量子层析成像方法。其主要思想是变换一个基本的测量设置的方式，提供一种情况，相当于测量的最大混合状态。只要完全混合状态的层析成像与其他状态相比具有最快的收敛，则该方法被期望是高度准确的。我们提出的数值和实验比较秩保持断层扫描与另一种自适应方法，其中包括测量的估计本征基和随机基断层扫描。我们还研究了如何提高保秩变换方法的效率，使用变换酉自由和测量集互补。
2020-08-04 quant-ph
Sample efficient tomography via Pauli Measurements
泡利测量是量子信息科学理论和实验中最重要的测量。在本文中，我们探讨了泡利测量在状态层析成像相关问题中的作用。首先，我们证明了$n$ -量子比特系统的\textit{quantum state tomography}问题可以用Pauli测量的未知态的${\mathcal{O}}(\frac{10^n}{ε^2})$拷贝来完成。作为直接应用，我们研究了Cotler和Wilczek在参考文献\cite{Cotler_2020}中提出的\textit{quantum overlapping tomography}问题.我们证明了$k$的量子重叠层析成像的样本复杂度为$\mathcal{O}(\frac{10^k\cdot\log({{n}\choose{k}}/δ))}{ε^{2}})$-$n$中的量子比特约化密度矩阵是量子系统，其中$1-δ$是机密水平，$ε$是迹距误差.这可以通过泡利测量来实现。此外，我们证明了$Ω(\frac{\log(n/δ)}{ε^{2}})$拷贝是必需的。换句话说，对于常数$k$，联合的，高度纠缠的，测量并不比泡利测量更有效。
2020-09-13 quant-ph
When quantum state tomography benefits from willful ignorance
我们表明，量子态断层扫描与完美的知识的测量仪器被证明是，在某些情况下，不如放弃所有信息的测量手头的策略，在数据模式断层扫描的情况下。在这些情况下，测量的较大不确定性被用来换取重构信号的较小不确定性。这种效应对于最小或几乎最小的信息完整的测量设置更明显，这具有最大的实际重要性。
2021-06-22 quant-ph
Full tomography from compatible measurements
我们提出了一个由冯诺依曼测量和相应的信息完全测量之间的关系，在相关的重建子空间中诱导的重建方案。这种方法特别适合于复杂量子系统的全层析成像，只要有一些先验信息，就可以大大减少实验检测部分的复杂性。从广义上讲，这表明了\sugg{this often-disregarded}先验信息在量子理论中的重要性。所提出的技术说明了实验层析的光子涡旋的中等尺寸。
2009-12-07 quant-ph
Adaptive Quantum Tomography in a Weak Measurement System with Superconducting Circuits
针对弱测量系统中自适应量子层析速度慢的问题，提出最优测量基，仿真与实验分别减少约33.74%和14.81%的测量次数，同时保持O(1/sqrt(N))标度。
2023-05-08 quant-ph
The optimal reordering of measurements for photonic quantum tomography
量子层析成像是光子技术工具箱的一种基本方法，通常用于评估实验制备的光状态和表征转换这种状态的设备。断层扫描过程由许多不同的顺序执行的测量组成。我们提出了相当大的断层扫描加速优化安排的个人组成的测量，这相当于解决旅行推销员问题的一个实例。作为一个例子，我们获得了高达五个量子比特的光子系统的解决方案，并得出结论，对于三个或更多量子比特的系统，层析成像过程的总持续时间可以减半。所报告的加速已经被实验验证为量子态层析成像，也为全量子过程表征高达六个量子位，而不诉诸于任何复杂性降低或简化的系统的兴趣。我们的方法是通用的，并减少了光学器件和各种散射过程的输入-输出特性的时间。
2018-12-15 quant-ph
Pure State Tomography with Pauli Measurements
我们研究了在所有量子态中唯一确定任意$n$ -量子比特纯态所需的最小泡利测量数的问题。我们表明，只有$11$泡利测量需要确定一个任意的两个量子比特的纯态相比，与$16$测量的全量子态层析成像，只有$31$泡利测量需要确定一个任意的三个量子比特的纯态相比，与$64$测量的全量子态层析成像。我们证明了我们的协议是强大的去极化误差与模拟随机纯态。我们实验测试的协议上的两个和三个量子位系统与核磁共振技术。我们表明，纯状态层析成像协议节省了我们的测量数量，而没有相当大的保真度损失。我们将我们的协议与随机选择的泡利算子的相同大小的集合进行比较，发现我们选择的泡利测量集合显著优于那些随机采样集合。作为一个直接的应用，我们的计划也可以用来减少在量子光学系统中的纯态层析所需的设置的数量。
2016-01-20 quant-ph
Tomography of an optomechanical oscillator via parametrically amplified position measurement
提出了一种对光机系统中非经典态进行量子态层析成像的方案。使用参数驱动，该过程克服了弱光机耦合，检测效率差，热噪声的挑战，使高效率的零差测量。我们的分析是基于广义测量的分析描述时，进行光机械位置测量与热噪声和参数驱动器的竞争。建议的实验过程中的数值模拟在现实的参数制度，这使我们能够表明，否则无法验证的非经典状态的层析重建是可能的。
2020-06-23 quant-ph
Shadow tomography on general measurement frames
本文将影子层析纳入测量框架理论，证明经典影子是对偶框架导出的无偏估计量，并推广 Huang 等人的方法，实现紧秩-1框架下样本数不随维度增长的可观测量估计。
2023-11-08 quant-ph
Detecting correlated errors in SPAM tomography
尽管在标准量子态层析成像中，人们通过利用已知设备执行各种测量来估计未知状态，并且尽管在检测器层析成像中，人们通过使测量设备经受各种已知状态来估计测量设备的POVM元件，但是我们在这里考虑SPAM（状态准备和测量）层析成像的情况，其中假设状态和测量设备都不是已知的。对于用$d$ -结果检测器测量的$d$ -维系统，我们发现最多有$d^2(d^2-1)$“规范”参数永远不能由任何这样的实验确定，不管未知状态和未知设备的数量如何。对于$d=2$的情况下，我们发现新的规范不变的数量，可以直接访问实验，并可以用来检测和描述垃圾邮件错误。特别是，我们确定的条件，其违反检测垃圾邮件错误之间的相关性的存在。从SPAM层析成像的角度来看，标准量子态层析成像和检测器层析成像是分别通过假设某组基准测量是已知的或者某组基准状态是已知的来固定规范参数的协议。
2015-08-23 quant-ph
Fourier-style Quantum State Tomography and Purity Measurement of a Multi-qubit System from Bloch Rotations
量子态层析成像和其他对量子态整体性质的测量是通过量子模拟器理解许多身体物理学的不可或缺的工具。不幸的是，估计这些全局量所需的系统实验测量的数量与系统大小呈指数关系。在这里，我们考虑使用随机轴测量的量子态层析成像和状态纯度估计。我们对任何给定算法的这种方法的统计偏差进行了一般分析。然后，我们提出了一个简单的协议，它只依赖于单脉冲X/Y旋转。我们发现，它减少了指数增长的基础，计算统计方差的规模为$\sum_{a,b}\left\lvertΔρ_{ab}\right\rvert^{2}\sim 5^{N}/N_{\rm tot}$的完整的断层扫描，和$\left(Δμ\right)^{2}\sim 7^{N}/N_{\rm tot}^{2}$的纯度估计，$N$量子比特和$N_{\rm tot}$测量进行。
2021-01-14 quant-ph
State tomography via weak measurements
最近的工作表明，纯态的波函数可以直接测量，而量子系统的补充知识可以通过弱测量同时获得。然而，原方案仅适用于纯态，并且由于大部分数据被后选择丢弃，因此效率不高。在这里，我们提出了通过弱测量的纯态和混合态的层析成像方案，我们的方案是更有效的，因为我们不丢弃任何数据。此外，我们证明了一般状态的任何矩阵元素都可以直接从适当的弱测量中读取。密度矩阵（及其所有元素）表示可从一般测量直接访问的所有内容。
2013-02-01 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
State-independent quantum tomography of a single-photon state by photon-number-resolving measurements
利用跃迁边传感器（TES）的光子数分辨测量，利用量子态层析术重建了窄带单光子态的Wigner准概率分布，系统效率为58（2）%.该方法不对测量状态的性质做任何假设，除了TES对光子通量的限制。在原始数据中观察到维格纳函数的负性，而没有对退相干进行任何推断或校正。
2019-06-05 quant-ph
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
Optimal qudit overlapping tomography and optimal measurement order
School of Computer Science and Engineering, Sun Yat-sen University（中山大学计算机学院）；Department of Computer Science, City University of Hong Kong（香港城市大学计算机科学系）
本文提出针对qudit系统的最优重叠测角方法，通过构建本地测量设置并优化测量顺序，减少实验开销，提升量子系统表征效率。
2026-01-15 quant-ph
Nearly Time-Optimal Pure State Tomography with Pauli Measurements
UT Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；UC Berkeley（加州大学伯克利分校）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
本文提出一种近最优的纯态量子态重构算法，利用单量子比特测量，在时间复杂度和复制复杂度上接近最优，输出高保真度的量子态估计。
2026-04-29 quant-ph
Coarse-grained quantum state tomography with optimal POVM construction
针对粗粒度集体测量约束，提出用参数化量子电路和熵优化的 GSIC POVM 重建密度矩阵，并给出可扩展且不增加门与深度指数开销的 N 量子比特 QST 方案。
2024-04-09 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
Local-measurement-based quantum state tomography via neural networks
量子态层析成像是实验量子计算的一个艰巨挑战，即使在中等规模的系统。提高状态层析成像效率的一种方法是通过对约化的密度矩阵的局部测量，但是此后的完整状态的重建是困难的。在这里，我们提出了一种机器学习方法来从其本地信息中恢复完整的量子态，其中构建了一个完全连接的神经网络来完成多达7个量子位的任务。特别地，我们用一个实际的数据集测试了神经网络模型，在一个4-qubit核磁共振系统中，我们的方法通过2-本地信息以高精度产生全局状态。我们的工作为大型量子系统中的可扩展状态层析成像铺平了道路。
2019-01-11 quant-ph
Pure state tomography with parallel unentangled measurements
量子态层析成像（QST）的目的是从对状态的副本进行的平均量子测量来估计量子态。大多数量子算法在某些时候依赖于QST，这是文献中一个很好的探索主题，主要是针对混合态。本文主要研究了利用平行非纠缠测量方法对纯量子态的量子态转换。纯态是所有量子态的一个小而有用的子集，它们的层析成像需要较少的测量，本质上是一个相位恢复问题。并行非纠缠测量在实践中很容易实现，因为它们允许用户单独测量每个量子位。我们提出了两套量子测量，人们可以在一个纯态以及使用的测量结果，以确定状态的算法。我们还讨论了如何通过找到最大化具有不同可能性变量的测量可能性的状态来微调这些估计。通过详细的数值试验，验证了所提出的三种类型的QST方法的性能。
2022-08-08 quant-ph
Quantum State Tomography Using Successive Measurements
我们描述了一个量子态层析成像方案，它适用于在任意有限维的希尔伯特空间中描述的系统，并从两个测量序列构造。该计划包括测量的各种对投影仪到两个基地-这没有相互正交的矢量-，每对的两个成员被连续测量。我们表明，该计划意味着测量的联合准概率的任何一对非退化的可观的两个基地作为各自的本征基。该方案所依据的模型哈密顿量利用了两个最初准备在任意给定量子态中的米，遵循了冯·诺依曼在他的测量理论中引入的思想。
2012-04-27 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
A proposed testbed for detector tomography
测量是一般量子系统中唯一尚未在实验上以完整的方式表征的部分。探测器层析成像提供了一个这样做的程序;可以以系统的方式完全表征任意测量设备，从而校准，而无需访问其组件或设计。结果是重构的POVM，其包含与每个测量结果相关联的测量算子。我们考虑两个探测器，一个单光子探测器和光子数计数器，并提出了一个容易实现的实验装置，对它们进行探测器断层扫描。我们还提出了一种可视化的测量算子的方法。
2009-02-25 quant-ph
Quantum State Tomography with Locally Purified Density Operators and Local Measurements
本研究提出一种基于局域纯化密度算符的张量网络混合态表示、仅需局域测量结合经典后处理的量子态层析方法，经数值模拟和IBM、Quafu Quantum平台实验验证其高效准确，为二维系统量子态层析开辟新路径。
2024-10-06 quant-ph
Tomography of a Feedback Measurement with Photon Detection
量子测量对量子信息科学的基础和实际应用都是必不可少的。在量子测量的许多可能的模型中，动态更新其物理结构的反馈测量由于其灵活性而非常有趣，这使得能够实现否则可能难以实现的宽范围的测量。在这里，我们调查的检测器断层扫描的测量组成的位移操作结合光子检测，然后由一个实时的反馈操作。我们设计了一种用于区分真空态和单光子态（单轨量子比特）的叠加态的测量方法，发现该方法能以96%的确定性区分叠加态.这种反馈控制的光子计数器将有助于实现单轨道量子比特的量子信息协议以及某些纠缠态的非定域性测试。
2020-02-22 quant-ph
Continuous Measurement Quantum State Tomography of Atomic Ensembles
量子态层析成像是量子信息处理的基本工具。它允许我们通过测量系统的许多相同准备的副本上的不同可观测量来估计量子系统的状态。一般来说，这是一项非常耗时的任务，需要进行大量的测量。然而，存在可以更有效地完成数据采集的系统。事实上，量子系统的系综可以被外部场准备和操纵，同时被连续和集体探测，产生足够的信息来估计其状态。这为连续测量量子层析成像提供了基础。在这个协议中，一个合奏的同样准备的系统共同探测和控制的时间依赖性的方式，以创建一个信息完整的连续测量记录。然后将测量历史反转以确定初始时刻的状态。我们使用两种不同的估计方法：极大似然和压缩感知。一般形式主义的情况下，适用于重建的量子态编码的大自旋碱金属原子，${}^{133}$ Cs的磁性子能级。我们将此协议的情况下，在全16维电子地面子空间（$F=3 \oplus F=4$），微波和射频磁场控制的状态重建。我们提出了一个实验演示连续测量量子层析成像在冷铯原子系综完全控制其16维希尔伯特空间。我们展示了在实验室中实现的精致的控制水平，以及本文中讨论的理论与实验结果之间的良好一致性。这使我们能够实现低复杂度量子态的量子效率>95%，以及任意随机态的量子效率>92%，这对于这种大小的空间来说是一个巨大的成就。
2011-11-23 quant-ph
Loop State-preparation-and-measurement tomography of a two-qubit system
我们的实验表明，环路状态准备和测量（SPAM）断层扫描是能够检测相关的错误在两个量子比特系统。我们准备的光子对的状态近似于维尔纳状态，可能是纠缠的，也可能不是。通过使用多个不同的检测器设置执行测量，我们能够检测在不同位置执行的两个单量子比特测量之间的相关误差。没有假设有关的状态准备或测量，除了的国家和描述检测器的正算子值的措施的尺寸是已知的。唯一需要的其他信息是实验测量的期望值，分析其自洽性。这表明，环路SPAM层析成像是一种有用的技术，用于检测会降低多量子位量子信息处理器性能的错误。
2018-07-10 quant-ph
Joint Quantum-State and Measurement Tomography with Incomplete Measurements
量子态的估计和测量是实现量子信息协议的关键。每种方法的标准方法是量子断层扫描。然而，量子层析成像遭受由系统的不完善知识引起的系统误差。我们提出了一个程序，同时表征量子态和测量，减轻系统误差通过使用一个单一的高保真状态准备和有限的一组高保真幺正操作。这样的状态和操作是许多最先进的系统的典型。对于这种情况下，我们设计了一组实验和优化算法，交替最大化之间的可能性相对于状态和测量，以产生每个的估计。在某些情况下，该过程不能实现状态的唯一估计。对于这些情况下，我们将展示如何可以确定一组兼容的测量密度矩阵，并使用一个半定的程序来放置状态的期望值的界限。我们演示的过程中的数据从一个模拟实验与两个被困离子。
2018-10-17 quant-ph
Estimating Information Gain in Measurements in Suboptimal Bases for Quantum State Tomography
众所周知，相互无偏基无论何时存在，对于确定量子系综的未知态在信息论意义上是最优的。这些基础可能不存在于大多数维度中，并且必须做出一些次优选择。本文讨论基次优选择中信息损失的估计。这些信息是直接用转移概率计算的。给出了最近提出的几种近似MUB中测量信息含量的估计。
2006-04-18 quant-ph
OAM tomography with Heisenberg-Weyl observables
携带轨道角动量（OAM）的光子是一种优良的量子比特，在长距离量子通信、$d$维隐形传态、高分辨率成像和计量等方面有着广泛的应用。所有这些协议都依赖于量子层析成像来检测OAM状态，目前需要涉及空间光调制器和模式滤波器的复杂测量。为了简化OAM状态的测量和表征，这里我们应用最近的断层扫描协议[Asadian等人，\pra { \bf 94}，010301（2016）]。我们的方案用于$d$维度中的OAM层析成像，仅需要对模式量子位的一组测量，即，二维系统。这通过在OAM状态上执行广义泡利算子$X_d, Z_d$的能力来取代OAM测量的当前复杂性。我们的方案原则上可以适应其他自由度，从而为更复杂的量子断层扫描开辟了道路。
2020-03-19 quant-ph
Efficient Pure State Quantum Tomography from Five Orthonormal Bases
对于任何有限维希尔伯特空间，我们明确地构造五个正交基，使得相应的测量允许有效的层析成像的任意纯量子态。这意味着这样的测量可以用来区分任意的纯态与任何其他状态，纯态或混合态，并且纯态可以以可行的方式从结果分布中重建。我们构建的测量集与未知状态无关，因此我们的结果为纯状态层析成像提供了一个固定的方案，而不是Goyeneche等人在[Phys. Rev. Lett. 115，090401（2015）]。我们表明，我们的计划是强大的噪声在这个意义上说，任何测量方案，这些测量近似足够好，同样适用于纯状态层析成像。最后，我们提出了两个凸规划，可以用来重建未知的纯态的测量结果分布。
2016-04-11 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
Quantum State and Process Tomography via Adaptive Measurements
通过$adaptive$测量研究了纯态的量子态层析成像（QST）和幺正信道的量子过程层析成像（QPT）.对于具有$d$维Hilbert空间的量子系统，我们首先提出了一种自适应协议，其中仅使用$2d-1$测量结果来完成对$all$纯态的QST。然后将这一思想扩展到酉通道的QPT研究中，构造了一个任意酉通道的$d^2+d-1$测量结果的自适应酉过程层析成像（AUPT）协议.我们在一个2量子比特的核磁共振系统中实验实现了AUPT协议。我们研究的性能AUPT协议时，分别应用到Hadamard门，$T$门（$π/8$相位门），和受控非门，因为这些门形成通用的门设置量子信息处理的目的。作为比较，标准QPT也实现了每个门。我们的实验结果表明，AUPT协议，通过自适应测量重建酉信道显着减少了标准QPT所需的实验数量，而没有相当大的保真度损失。
2016-04-21 quant-ph
Quantum state tomography by continuous measurement and compressed sensing
对越来越大的系统进行量子态层析成像的需要促使人们寻找从不完整的数据中得到良好估计的方法。我们研究了压缩感知（CS）和最小二乘（LS）估计器的性能在一个快速协议的基础上连续测量铯原子自旋系综。两者都有效地重建了16维地面流形中的近纯态，使用类似数量的不完整数据达到平均精度FCS = 0.92和FLS = 0.88。令人惊讶的是，CS在我们的协议中的主要优点是增加了对实验缺陷的鲁棒性。
2013-03-14 quant-ph
Single plane minimal tomography of double slit qubits
通过执行一系列测量（称为量子层析成像）来确定相同制备的量子系统的系综的密度矩阵，当结果的数量最小时，该密度矩阵是最小的。最精确的量子比特最小量子层析成像，有时称为四面体测量，对应于四个状态的投影，这些状态可以在布洛赫球上表示为正四面体的顶点。我们研究是否有可能实现四面体测量的双缝量子比特的光，使用测量在一个平面上进行。假设高斯狭缝和自由传播，我们证明了一个明智的选择的检测平面和双缝的几何形状允许实施四面体测量。最后，我们考虑可能的值集，可用于实际实验。
2017-03-13 quant-ph
Quantum state tomography of a single electron spin in diamond with Wigner reconstruction
我们给出了室温下金刚石中与氮空位（NV）中心相关的单个电子自旋量子比特的维格纳函数的实验重建。这个球形维格纳函数包含与任意自旋系统的密度矩阵相同的信息。作为一个例子，我们用Wigner函数精确地刻画了经历一个近似纯退相过程的单个量子比特的量子态。该过程的保真度和纯度是从实验重建的维格纳函数中提取的，其动力学与理论预测一致。我们的方法可以应用于多量子比特系统，测量其集体自旋态的维格纳函数。
2018-07-16 quant-ph
Multi-qubit State Tomography with Few Pauli Measurements
针对量子态层析中测量次数随量子比特数指数增长的问题，本文提出一种仅需少量泡利测量即可实现精确重建的层析方案，并通过多量子比特态及含噪声超导系统模拟验证了其高效性、准确性与鲁棒性。
2023-05-31 quant-ph
Optimizing quantum process tomography with unitary 2-designs
我们表明，加权酉2-设计定义的最佳测量系统辅助输出状态的辅助过程断层扫描的单位量子信道。例子包括相互无偏酉算子基的完整集合。这些中的每一个指定最小系列的最佳正交测量。一般的量子信道也被考虑。
2008-01-24 quant-ph
Strictly-complete measurements for bounded-rank quantum-state tomography
我们考虑量子态层析成像的问题，假设状态是纯的，更一般地说，它的秩是由一个给定的值$r$的限制。在这种情况下，出现了两个信息完全测量的概念：秩- $r$完全测量和秩- $r$严格完全测量。而在第一个概念中，秩- $r$状态从秩- $r$状态的集合内被唯一地标识，在第二个概念中，相同的状态从任何秩的所有物理状态的集合内被唯一地标识。因此，我们认为，严格完整的测量是兼容的凸优化，我们证明，他们允许强大的量子态估计实验噪声的存在。我们还表明，秩- $r$严格完整的测量是有效的秩- $r$完整的测量。我们构造严格完备测量的例子，并在矩阵完备的背景下给出其结构的完整描述。此外，我们数值计算表明，一些随机基地形成这样的测量。我们证明了效率的鲁棒性不同的严格完全测量的数值实验。因此，我们得出结论，只有严格完整的测量是有用的实际层析成像。
2016-05-06 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
Process tomography via sequential measurements on a single quantum system
我们利用离散（顺序）测量协议，调查一个单一的二能级量子系统的量子过程层析成像，与一个未知的初始状态，经历拉比振荡。将动力学参数的忽略转化为一个连续变量的经典系统，并通过广义哈密顿量与二能级量子系统耦合。通过使用从对量子系统的顺序测量获得的信息来更新量子态和动力学参数的这种组合估计，并且在足够的等待时段之后，获得忠实的状态监测和参数确定。数值证据被用来证明收敛的状态估计的混合系统的真实状态。
2015-10-26 quant-ph
Parallel tomography of quantum non-demolition measurements in multi-qubit devices
本文提出QND测量并行层析协议，在7量子比特IBM-Q器件上重建测量Choi矩阵并评估保真度、QND性、破坏性与串扰，以表征单/双量子比特及广义测量。
2023-06-07 quant-ph
Minimum tomography of two entangled qutrits using local measurements of one-qutrit SIC-POVM
给出了一种基于四分之一对称信息完全正算子值测度的二分之一态层析成像（SIC-POVM）的实验演示。在自发参量下转换光子对的横向路径中编码了一个二量子态。空间光调制器允许实现必要的81个POVM元件来重构状态。通过将独立测量与用重建状态计算的预测结果进行比较来评估重建的质量。利用二重态重构密度算符的负性和广义鲁棒性计算了系统中的纠缠度。
2013-12-04 quant-ph
Tomography via Correlation of Noisy Measurement Records
我们提出的方法和结果的拍摄由拍摄相关的噪声测量提取纠缠态和过程层析成像在超导量子位架构。我们表明，平均连续值，而不是计数离散阈值，是一个有效的层析成像策略，实际上是更好的选择，在低信噪比制度。我们表明，努力测量$N$身体的相关性，从个人测量尺度指数与$N$，但有足够的信号噪声的方法仍然是可行的几个机构的相关性。我们提供了一个新的协议，以最佳地考虑脉冲测量的瞬态行为。尽管单次测量保真度不太完美，但我们展示了适当的处理来提取和验证纠缠态和过程。
2013-12-20 quant-ph
Single-Shot Quantum Process Tomography
量子过程层析成像（QPT）的标准过程涉及将量子过程应用于在一组完整的正交归一化状态中的每一个中初始化的系统。相应的输出，然后其特征在于量子态层析成像（QST），这本身就需要测量的非交换可观测量实现的独立实验相同的准备系统状态。因此，QPT程序需要一些独立的测量，而且，这个数字随着系统的大小迅速增加。然而，随着辅助量子比特的可用性，独立测量的总数可以大大减少。辅助过程断层扫描（AAPT）已被证明需要一个单一的QST的系统辅助空间。辅助量子态层析成像（AAQST）也已被证明在单次测量中执行QST。在这里，我们结合AAPT与AAQST实现了“单次QPT”（SSPT），一个程序来表征一个一般的量子过程中的一组可交换的可观测量的一个单一的集体测量。我们展示了实验SSPT的特点几个单量子位的过程中使用三量子位NMR量子寄存器。此外，使用SSPT程序，我们实验表征的旋转过程，并与理论结果进行比较。
2014-05-27 quant-ph
Efficient Quantum State Estimation with Over-complete Tomography
测量基的选择会影响量子态估计方法的效率，通过引入一组对称的测量基，可以显著提高对未知态的估计精度。本文通过数值模拟和光学系统的实验，比较了不同测量基数下的估计效率。更清楚地说明了使用一整套对称测量基座的优点。
2012-01-29 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
