A theoretical analysis of experimental open quantum dynamics
近年来，系统及其环境的初始关联态的动力学映射形式有了很大的发展。基于其中的一些结果，我们研究了系统和环境的初始关联态的量子过程层析成像。这超出了通常的假设，即系统的状态和环境最初不相关。由于量子过程层析成像是一个实验过程，我们最终不得不研究开放量子实验的输入态准备的作用。对一般的制备过程提出了理论，并对两种制备过程进行了详细的研究。具体而言，我们研究了随机准备过程和投影准备过程，并将其应用于量子过程层析成像。这两个准备过程描述了如何去关联.....
2009-03-16 quant-ph
Direct state measurements under state-preparation-and-measurement errors
直接态测量（DSM）是一种允许直接获取量子态的波函数的层析成像方法。然而，目前对DSM的研究的一个缺点是，它没有提供对噪声量子系统的访问。在这里，我们试图通过调查DSM测量精度，经历了状态准备和测量（SPAM）的错误来填补这一空白。我们操纵一个量子控制的测量框架与各种配置，并比较它们之间的效率。在这样的SPAM误差下，要测量的状态稍微偏离真实状态，并且后选择处理中的测量误差导致断层摄影中的较低精度。我们的研究可以为SPAM错误断层扫描提供可靠的工具，并有助于理解和解决当前量子技术的迫切需求。
2021-05-26 quant-ph
Efficient tomography with unknown detectors
我们比较了两种主要的技术用于估计一个物理系统的状态，从未知的测量：标准探测器断层扫描和数据模式断层扫描。采用线性逆作为公平的基准，我们表明这两个协议之间的差异可以追溯到伪逆逆序律的不存在。我们利用这一事实，以确定制度的数据模式的方法优于标准的，反之亦然。我们证实了这些结论与相关的量子态层析成像的例子的数值模拟。
2017-05-31 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
Theory and Experimental Demonstration of Wigner Tomography of Unknown Unitary Quantum Gates
本文提出一种将Wigner层析成像扩展到未知酉量子过程的通用协议，结合实验与经典后处理算法重构未知过程，并在IBM量子设备上实验验证，同时提供校准电路以量化误差。
2024-12-18 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
Blindly Verifying Unknown Entanglement without State Tomography
量子纠缠态表现出超越任何经典态的特性。人们提出了许多方法来验证纠缠，如量子态层析术。在这项工作中，我们的目标是通过开发一个非线性纠缠见证来识别未知的纠缠状态空间的部分信息。证明由Pauli观测量表示的广义Greenberger-Horne-Zeilinger类佯谬和密度矩阵元表示的非线性不等式组成。首先，我们验证未知的二体纠缠，并研究纠缠证人对白噪声的鲁棒性。其次，我们将这种验证推广到未知的多体纠缠态，包括Greenberger-Horne-Zeilinger型态和局域信道操作下的团簇态。第三，给出了与量子零知识证明相关的量子信息应用。我们的结果为验证具有抗白噪声能力的通用量子计算资源提供了一种有效的方法。我们的工作适用于在没有状态层析的情况下检测未知纠缠。
2021-11-25 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
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
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
Quantum State Tomography Inspired by Language Modeling
量子态层析成像技术是全面表征未知量子态的基本工具。随着量子硬件尺寸的扩大，标准量子态层析成像由于其指数增长的复杂性而变得越来越具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一个可扩展的解决方案，考虑状态断层扫描作为一个语言建模任务，其中未知的量子态被视为一个未知的语言，相关的量子态被解释为特定于这种语言的语义信息，和测量结果只是从语言生成的文本实例。基于语言建模的自定义Transformer模型，我们证明了我们的方法可以准确地重建原型的纯和混合量子态使用更少的样本比国家的最先进的方法。更重要的是，我们的方法可以同时重建一类相似的状态，与现有的神经网络方法相比，需要训练的模型，为每个未知的状态。
2022-12-09 quant-ph
Pauli channel tomography with unknown channel directions
在本文中，我们估计量子比特泡利信道的参数使用信道矩阵的形式主义。这项工作的主要新颖之处在于，我们不假设泡利通道的方向是已知的，但它们也是通过层析成像过程确定的。结果表明，为了最优地估计收缩参数和信道矩阵，我们应该有输入量子比特和测量的信道方向。然而，为了最佳地估计信道方向，我们应该使用不同的层析成像条件。
2013-04-16 math-ph math.MP quant-ph
Quantum State Tomography and Quantum Games
利用博弈广义量子化方案的数学框架，发展了一种单比特量子态层析技术。在我们的技术中，Alice发送一个未知的纯量子态给Bob，Bob将其附加为|0><0|然后在附加的量子态上应用幺正算子，并找到Alice和他自己的收益。它表明，对于一个特定的一组酉算子，这些元素变得等于一个未知的量子态的斯托克斯参数。用这种方法可以测量和重建一个未知的量子态。严格地说，这种技术不是一个游戏，因为不涉及任何战略竞争。
2011-07-27 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
Preparation of a Single Photon in Time-bin Entangled States via Photon Parametric Interaction
提出并分析了一种制备时间离域纠缠模单光子的新方法。我们证明了在非吸收介质中传播的两个不同群速度的单光子脉冲在参量相互作用下在时间上分裂成分离的脉冲。结果，单光子“时间仓纠缠”态的产生与可编程的纠缠容易控制的驱动场强度。本文讨论了用平衡零拍层析法对产生态的非经典特性和非定域性的实验研究。
2006-05-15 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
Instant single-photon Fock state tomography
通过对周期性极化KTP晶体中产生的偏振非简并双光子进行条件测量，以~100 kHz的速率制备了预示的单光子。单光子Fock态的特征在于使用高频脉冲光学零差层析成像的保真度为（57.6 ± 0.1）%。状态准备和检测速率允许我们基于正交测量统计的实时分析来执行设备的即时对准。
2009-06-02 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
Reconstruction of Markovian Master Equation parameters through symplectic tomography
在开放量子系统中，经常会引入带未知参数的唯象主方程。在这里，我们提出了一个与时间无关的程序的基础上，量子断层扫描重建潜在的未知参数的一类广泛的马尔可夫主方程。根据我们的方案，所研究的系统最初是在高斯状态下准备的。在任意时间t，为了检索未知系数，只需测量三个与时间无关的断层图像上的有限数量（最多十个）点。由于所需的测量量有限，我们希望我们的建议是特别适合实验实施。
2009-09-13 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
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 preparation of arbitrary time-encoded single-photon ebits
我们提出并实验验证了一种新的方法，用于远程制备纠缠比特（ebits）的单光子相干离域在两个分离的时间模式。所提出的方案代表了一个远程可调的源定制任意ebits，无论是最大或非最大纠缠，这是非常可取的应用在量子信息技术。利用我们实验室最近发展的超快速平衡零拍探测方案，通过零拍层析成像研究了远程制备的ebit。
2005-12-01 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
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
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 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
Self-calibrating Quantum State Tomography
我们介绍和实验证明了一种技术，用于执行量子态层析成像的多量子比特状态，尽管不完整的知识用于改变测量基础的酉操作。给定具有未知旋转角度的幺正操作，我们的方法可以用来重建直到局部sigma-z旋转的状态的密度矩阵，以及恢复未知旋转角度的大小。我们展示了高保真度自校准断层扫描偏振编码的单光子和双光子状态。未知的单一操作通过两种方式实现：使用双折射聚合物片--廉价的智能手机屏幕保护器--或者具有可调延迟的液晶波片。我们探索我们的技术如何可以适应量子态层析成像系统，如生物分子的跃迁偶极矩的大小和方向是不知道高精度。
2012-08-02 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
Variational quantum process tomography
量子过程层析成像是一种完全表征未知量子过程的实验技术。标准的量子过程层析成像遭受随着系统尺寸的增加而呈指数缩放的测量数量。在这项工作中，我们提出了一个量子机器学习算法，近似编码的未知幺正量子过程到一个相对浅的深度参数量子线路。我们证明了我们的方法，通过重建幺正量子过程产生的量子哈密顿演化和随机量子电路$8$量子比特。结果表明，这些量子过程可以重建高保真度，而所需的输入状态的数量至少是$2$数量级小于所需的标准量子过程层析成像。
2021-08-05 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
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
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
Self-calibrating tomography for multi-dimensional systems
我们提出了一种形式主义的自校准层析成像的任意维系统。自校准量子态层析成像首先在量子比特的上下文中引入，并且允许重构未知量子态的密度矩阵，尽管不完全知道用于改变测量基的幺正运算。我们展示了如何将其推广到量子态，即d-能级系统，并提供了一个具体的例子，其跃迁偶极矩是未知的V型三能级原子系统。我们表明，它总是可以检索到未知的状态和过程参数，除了一组零测量的状态参数空间。
2013-06-18 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
Detection devices in entanglement-based optical state preparation
我们研究了探测器件在基于纠缠态制备中的应用。特别是，我们考虑光学探测设备，如单光子灵敏度探测器，单光子分辨率探测器和探测器级联（重点是现实探测器的性能）。我们为这些设备的使用开发了一个广泛的理论。在基于纠缠的状态准备中，我们对子系统进行测量，因此我们需要这些测量的可测量性的精确界限（这与，例如，断层摄影，其中使用相同状态的集合来确定概率分布等）。为此，我们引入了置信度的准备，这也可以用来量化的性能检测设备在基于纠缠的准备。我们给出了一个一般的表达式为任意大小的探测器级联的检测到两个光子。我们发现，与一般的信念相反，级联并没有提供一个实际的优势，探测器与单光子分辨率在基于纠缠态的准备。
2001-02-20 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
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
Experimental neural network enhanced quantum tomography
Deep Quantum Labs（深度量子实验室）；Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；M. V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学）；University of Milan-Bicocca（米兰比可卡大学）
量子层析成像目前普遍用于测试量子信息处理设备的任何实现。从测量数据的状态和过程重建的各种复杂的程序开发良好，并受益于描述状态准备和测量装置的模型的精确知识。然而，物理模型受到固有的限制，因为实际的测量算子和试验状态不能精确地知道。这种情况下，不可避免地导致状态准备和测量（SPAM）的错误，降低重建性能。在这里，我们开发和实验实现了一个基于机器学习的协议，减少垃圾邮件的错误。我们训练了一个有监督的神经网络来过滤实验数据，从而发现了表征原始状态和理想实验设备的测量概率的显著模式，这些模式没有SPAM错误。我们比较了神经网络状态重建协议与处理垃圾邮件错误的协议，以及与理想化测量的垃圾邮件不可知协议。平均重建保真度分别提高了10%和27%。所提出的方法适用于依赖于层析成像的广泛的量子实验。
2019-04-24 cond-mat.dis-nn cs.AI cs.LG
Selective Quantum State Tomography
我们介绍的概念，选择性量子态断层扫描或SQST，断层扫描计划，使用户能够估计一个未知的量子态使用一个固定的测量记录的任意元素。我们证明了如何可以做到这一点，具有以下显着的优点：（i）状态副本的数量，这只取决于所需的精度的估计，而不是未知状态的维数;（ii）类似的减少所需的经典内存和计算成本;（iii）使用$O(ε^{-2}\log d)$状态副本以获得最大范数误差$ε$的状态层析成像方法，以及对于具有独立测量的完全层析成像实现接近最佳的边界。作为这种技术的直接扩展，我们继续表明，SQST可以用来生成一个通用的数据样本，固定和尺寸独立的大小，从中可以提取的平均值从一个连续类的运营商的需求。
2020-06-11 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
Process Tomography for Clifford Unitaries
Cornell University（康奈尔大学）
该研究提出了一种无需查询C†即可高效反演未知Clifford单元的算法，同时具备对扰动鲁棒性和对非Clifford单元的近似能力。
2025-08-26 quant-ph
