Limitations for adaptive quantum state tomography in the presence of detector noise
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）
研究存在探测器噪声时自适应量子态层析成像的局限性，通过解析论证和数值模拟表明非零读出噪声会消除自适应策略的渐近二次方缩放优势，虽有上限但仍有常数因子提高，显示在良好校准实验中使用该策略有潜在好处。
2026-07-08 quant-ph
Error mitigated quantum circuit cutting
我们研究了一种误差减轻的断层方法，在门和测量噪声的存在下的量子线路切割问题。我们探讨了两种断层扫描特定的错误缓解技术;读出错误缓解条件片段断层扫描，它使用的所有切割和条件量子位测量的断层扫描重建过程中的读出错误的知识;和主导特征值截断（DEVT），其目的是提高性能的电路切割执行截断的个别条件断层扫描重建中使用的片段。我们发现，在存在对称测量误差的情况下，读出误差减轻断层扫描和DEVT断层扫描的性能对于电路切割是相当的。对于门误差，我们的数值结果表明，概率估计为原始电路使用DEVT获得优于一般电路切割测量，去极化和弱偏置泡利噪声模型，但并没有提高性能的幅度阻尼和相干误差，并可以大大降低性能的高偏置泡利噪声。在DEVT有效的情况下，还发现使用至少50%的完整断层扫描数据与条件最小二乘断层扫描拟合器来改善部分断层扫描重建的性能，而具有或不具有DEVT缓解的线性反演断层扫描被发现与部分数据一起表现不佳。
2022-11-24 quant-ph
Neural network based time-resolved state tomography of superconducting qubits
本文提出一种时间分辨的调制神经网络，实现对超导量子比特的单个全态层析，在低信噪比下将读出误差降低一个数量级，并显著减少拉比振荡测量方差，助力下一代量子处理器。
2024-03-15 quant-ph
Distributed Learning of Quantum State Tomography Robust to Readout Errors
Dept. of ECE, Univ. of Minnesota（明尼苏达大学电子与计算机工程系的）
本文提出一种联合区域量子态全息学习框架，通过分布式交替方法解决多量子比特系统的读出误差问题，提升状态恢复性能并揭示性能、通信与计算间的权衡。
2026-04-15 eess.SP quant-ph
Quantum phase estimation for nondestructive monitoring and Wigner tomography of bosonic fields
Universidade Federal de São Carlos（圣卡洛斯联邦大学）；Universidade Estadual Paulista (UNESP)（圣保罗州立大学）
该研究将量子相位估计经色散光-物质相互作用改造为玻色场非破坏性监测工具，结合相空间位移实现维格纳断层扫描，在多种量子态重建中获高保真度，适用于超导量子架构的玻色态表征等场景。
2026-08-24 quant-ph
Direct Readout of Nitrogen-Vacancy Hybrid-Spin Quantum Register in Diamond by Photon Arrival Time Analysis
本文提出利用约500高斯处激发态能级反交叉机制和单激光脉冲读出金刚石氮-空位中心混合自旋态布居数，在保持保真度的同时将实验时间缩短一个数量级，并可扩展至全态层析。
2024-09-05 quant-ph
Quantum state tomography for Kerr parametric oscillators
针对Kerr参量振荡器（KPOs）的量子比特态读取问题，提出一种基于反射测量和单光子驱动的态层析方案，证明反射系数与密度矩阵对角元素一一对应，从而实现沿Bloch球轴线的量子比特读取。
2023-09-11 quant-ph
Characterization of a two-transmon processor with individual single-shot qubit readout
我们报告的两个量子位处理器的表征实现了两个电容耦合的可调超导量子位的transmon类型，每个量子位有自己的非破坏性的单次读出。固定的电容耦合在适当的相互作用时间内产生\sqrt{iSWAP}双量子位门。我们重建状态层析成像的相干动力学的两位寄存器的相互作用时间的函数，观察违反贝尔不等式的22个标准偏差后，纠正读出错误，和测量的量子过程层析成像的门保真度为90%。
2011-09-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient reconstruction, benchmarking and validation of cross-talk models in readout noise in near-term quantum devices
本文提出量子探测器重叠层析成像协议，高效表征近-term量子设备读出噪声中的k-局域串扰，并在79比特Rigetti和127比特IBM设备上验证，实现约20%的读出错误缓解改进。
2023-11-17 quant-ph
Improved superconducting qubit state readout by path interference
高保真度的Single Shot量子比特态读出对于许多量子信息处理协议是必不可少的。在超导量子线路中，量子比特的状态通常是通过检测微波腔的色散频移来确定的。在本文中，我们演示了使用的透射和反射信号之间的建设性干涉，以优化量子比特的状态读出，我们发现一个更好的解决状态歧视和提高量子比特读出保真度。作为一种简单方便的方法，我们的方案可以与其他基于腔光子态鉴别的量子比特读出方法相结合，进一步提高量子比特态的读出。
2021-11-01 quant-ph
Complete physical characterization of QND measurements via tomography
介绍了一种适用于任意量子非破坏（QND）探测器的自洽层析成像方法。在此基础上，我们建立了一个完整的物理表征的检测器，包括测量过程和量化的保真度，理想性，和测量的反作用。该框架是QND探测器动力学的诊断工具，使我们能够识别错误，并改进其校准和设计。我们说明了这一点上的一个现实的Jaynes-Cummings模拟超导量子比特读出。我们表征非色散误差，量化读出腔引入的反作用，并校准最佳测量点。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal experiment design for quantum state tomography
量子态层析成像是许多量子实验中必不可少但昂贵的一部分。通常，它需要在固定的实验装置上的许多不同设置中进行测量。所收集的数据通常在信息上过完整，信息冗余的量取决于所选择的特定测量设置集。这就提出了一个问题，即如何以最佳方式获取数据，以便减少所需的测量设置数量。在这里，我们将这个问题转化为整数规划。对于一个给定的实验设置，标准的整数规划算法，使我们能够找到最小的一组读出操作，可以实现一个目标的断层摄影任务。我们将该方法应用于核磁共振实验系统中某些基本的和实际的状态层析问题。结果表明，相当少的读出操作，可以发现使用我们的技术比它是通过使用以前的贪婪搜索策略。因此，我们的方法可能有助于简化测量方案，以尽量减少实验工作。
2017-05-03 quant-ph
Z-basis measurements using mixed parity and direct readout
本文提出利用混合宇称和直接读出，在不使用辅助读出量子比特的情况下对三量子比特自旋寄存器进行Z基测量与量子态层析，并通过仿真和GHZ态实验验证了该方法的有效性。
2025-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improved readout of qubit-coupled Gottesman-Kitaev-Preskill states
谐振子中量子比特的Gottesman-Kitaev-Preskill编码是实现容错量子计算的一个有前途的基础。最近，这种编码首次在实验上证明了在捕获离子和超导电路系统。然而，这些系统缺乏一些高斯运算，这些运算对于有效地操纵编码的量子比特至关重要。特别地，零差检测（其是用于读出编码量子位的优选方法）不容易获得，严重限制了读出保真度。在这里，我们提出了一种替代的读出策略设计的量子位耦合系统。我们的方法可以提高读出保真度与几个数量级的系统，令人惊讶的是，甚至超过了零差检测的保真度在低压缩制度。
2020-08-24 quant-ph
Benchmarking the quality of multiplexed qubit readout beyond assignment fidelity
本研究提出以量子态重建不保真度收敛速率作为验证工具，全面基准测试多量子比特读取，并在三量子比特实验中实现30倍不保真度降低。
2025-10-15 cond-mat.supr-con quant-ph
An Improved Sample Complexity Lower Bound for (Fidelity) Quantum State Tomography
我们证明了为了学习具有$1 - ε$保真度的经典描述，未知秩- $r$，维数- $d$量子混合态的$Ω(rd/ε)$拷贝是必要的。这改进了由Haah等人和Wright获得的层析成像下限（当相对于保真度函数测量接近度时）。
2022-12-31 quant-ph
Exponentially Improved Dispersive Qubit Readout with Squeezed Light
本文提出将注入外部压缩与腔内压缩结合用于色散量子比特读出，可在任意测量时间内使信噪比指数级提升，并在短时测量中以两倍压缩参数进一步指数改善，为量子纠错和容错量子计算提供快速高保真读出方案。
2025-02-10 quant-ph
A proposal for charge basis tomography of superconducting qubits
该研究提出一种结合约瑟夫森能量脉冲序列与投影式电荷基矢读出的通用协议以实现超导量子电路的电荷基矢层析成像，通过模拟验证其可重构 transmon 基态并检测模型哈密顿量偏差，为检测材料相互作用及拓扑相奠定基础。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-Polarized Initialization and Readout for Single-Qubit State Tomography
Federal University of Goiás（戈亚斯联邦大学）；Universidade Federal de Uberlândia（乌贝兰迪亚联邦大学）
本文提出利用极化输运重构单电子自旋量子比特密度矩阵的方法，通过测量不同磁轴的隧穿事件概率分布，结合机器学习技术推断密度矩阵元素，验证了该方法的有效性和鲁棒性。
2026-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multipass Quantum Process Tomography: Precision and Accuracy Enhancement
我们提出一种多通量子过程层析方法，通过迭代或线性化求解PTM，显著降低SPAM、读出和散粒噪声误差，从而在IBM量子处理器上高精度地确定CNOT门的PTM和保真度。
2024-02-06 quant-ph
Improved "Position Squared" Readout of a Mechanical Resonator in an Optical Cavity Using Degenerate Optical Modes
其中柔性SiN膜被放置在光学腔内的光机械装置允许在单个装置中具有非常高的精细度和机械品质因数。它们还提供了全新的功能：腔失谐可以是膜位置的二次函数。这使得能够测量“位置平方”（$x^2$），并且原则上能够读出膜的QND声子数。然而，使用单个横腔模式实现的读出不够灵敏以观察声子Fock态之间的量子跳跃。在这里，我们证明了一个$x^2$的灵敏度，是数量级强，使用两个横向腔模式，几乎退化。我们推导了一阶微扰理论来描述近简并腔模之间的相互作用，并与我们使用现实参数的测量结果取得了很好的一致性。我们还从理论上证明了$x^2$耦合应该很容易在很宽的范围内可调。
2008-11-09 quant-ph
Improved State Readout in NV Centers using Regression Models and Rabi Driving
Goethe University Frankfurt（法兰克福歌德大学）
针对NV中心荧光测量中传统对比度校准方法将动力学行为简化为标量值导致保真度受限的问题，提出用回归模型将荧光信号映射到理想布居，并通过拉比振荡增强信号信息，显著降低读出误差。
2026-06-24 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
Tensor network characterization and mitigation of readout errors
Tsinghua University（清华大学）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
提出张量网络框架，将读取过程建模为矩阵乘积算子，高效表征和缓解相关读取错误，实验和模拟表明可扩展且有效。
2026-07-24 quant-ph
Improved fluxonium readout through dynamic flux pulsing
本文利用fluxonium量子比特的磁通可调性，通过动态磁通脉冲将色散位移幅度提高近20%，在无量子极限参量放大器条件下实现了280 ns内94.3%赋值保真度的最快fluxonium读出，并验证了其进一步改进潜力。
2024-11-20 quant-ph
Analog Quantum Phase Estimation with Single-Mode Readout
提出模拟量子相位估计协议，利用连续时间演化和单模腔测量提取哈密顿量本征能量，避免深度电路，并在电路QED架构中实现XY模型的aQPE，提供资源高效可扩展的框架。
2025-06-18 quant-ph
Overdispersion in gate tomography: Experiments and continuous, two-scale random walk model on the Bloch sphere
针对NISQ量子计算机噪声效应聚合被现有模型低估的问题，本文提出基于布洛赫球面连续随机游走叠加第二尺度随机游走的三参数分布模型，并通过实验和贝叶斯分析验证其拟合效果优于单尺度模型。
2024-07-04 quant-ph
Detector Tomography on IBM 5-qubit Quantum Computers and Mitigation of Imperfect Measurement
我们使用量子探测器层析成像来表征量子位读出的测量POVM在IBM量子计算机IBM Q 5 Tenerife和IBM Q 5 Yorktown。我们的研究结果表明，特征检测器模型偏离理想的投影仪的百分之几。可以通过采用两个或更多个量子比特检测器模型而不是一个设备中所有量子比特的独立单量子比特检测器来进一步改进这种表征。在IBM Q 5 Tenerife标记为量子位3的物理量子位中看到了一个意想不到的行为，这可能是探测器串扰或量子位操作相互影响的结果，需要进一步研究。这种特殊的行为是一致的，从更复杂的方法的门集断层扫描的表征。我们还讨论了如何表征检测器的POVM，尽管偏离理想的投影仪，可以用来估计理想的检测分布。
2019-04-26 quant-ph
Modeling and mitigation of cross-talk effects in readout noise with applications to the Quantum Approximate Optimization Algorithm
我们引入了一个相关的测量噪声模型，可以有效地描述和特点，并承认有效的噪声缓解的边缘概率分布的水平。噪声缓解可以执行一些错误，我们推导出上限。该模型的表征是有效地使用对角探测器重叠断层扫描-最近推出的量子重叠断层扫描的重建与有限的局部性读出噪声的问题的概括。该过程允许使用包含X和恒等门的随机组合的$O(k2^klog(N))$电路来表征$N$ -量子比特设备上的$k$ -局部测量串扰。我们使用IBM的（Rigetti的）设备对15（23）个量子比特进行实验，以测试噪声模型和错误缓解方案，并与没有缓解相比，通过因子$>22$（$>5.5$）获得错误的平均减少。有趣的是，我们发现，测量噪声的相关性不对应于设备的物理布局。此外，我们数值研究了读出噪声对量子近似优化算法（QAOA）性能的影响。我们在模拟中观察到，对于许多客观的哈密顿算子，包括随机MAX-2-SAT实例和Sherrington-Kirkpatrick模型，噪声缓解提高了优化的质量。最后，我们提供的参数，为什么在QAOA优化的过程中的估计的本地能源（或成本）条款往往表现得像不相关的变量，这大大降低了采样的复杂性相比，悲观的误差分析的能量估计。我们还表明，类似的效果预期哈尔随机量子态和浅深度随机电路产生的状态。
2021-05-27 quant-ph
Transmission based tomography for spin qubits
我们考虑了一个嵌入在一维自旋相干通道中的静态自旋量子比特系统，并提出了一个方案来分别读出一个和两个量子比特的状态。为此，我们使用非偏振飞行量子位，由于海森堡交换相互作用，它们从静态量子位散射。分析传输系数作为密度矩阵元素的函数以及附加的酉门，我们重建静态量子比特的状态。
2021-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum State Tomography as a Bilevel Problem, Utilizing I-Q Plane Data
很自然地会问如何利用实际测量，例如在传输子量子比特的色散读出中获得的所谓IQ平面数据，来估计量子系统的状态。我们将鉴别和量子态层析成像的联合问题表示为一个双层优化问题并给出了求解方法，与传统的基于投影测量算子的估计期望值将问题分解为鉴别和量子态层析成像的方法相比，联合问题的使用可以改善样本复杂度（或固定测量次数下的重建误差）.
2022-04-30 math.OC quant-ph
Entanglement Metrology Using a Joint Readout of Superconducting Qubits
多量子比特纠缠态的精确检测是量子计算实验发展的关键。传统上，纠缠量子比特之间的非经典相关性是通过计算单个量子比特的单次读出之间的重合来测量的。我们报告纠缠计量使用一个单一的检测通道，直接访问两个超导量子比特之间的整体平均相关性。在验证和校准这个联合读出之后，我们展示了按需产生的可分离和高度纠缠的两个量子比特状态的全量子断层扫描。使用完整断层扫描所需的测量的子集，我们执行纠缠计量的~95%的准确度和~98%的精度，尽管~10%的单次测量的保真度。对于高纠缠态，测量的Clauser-Horne-Shimony-Holt算符的最大值达到2.61+/-0.04，纠缠见证者给出了约88%的并发下限。在目前的形式下，这种探测器将能够解决未来两个量子比特纠缠产生的改进，并立即扩展到3或4个量子比特。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Improved Superconducting Qubit Readout by Qubit-Induced Nonlinearities
在色散读出方案中，量子比特引起的非线性通常通过在测量功率增加时降低信噪比（SNR）来限制测量保真度。与将非线性视为一个问题相反，在这里，我们建议在可以增加SNR的情况下将其用于我们的优势。我们分析表明，这样的制度存在，如果量子位有一个多层次的结构。我们还展示了这种物理学如何解释里德{ \it等人}最近报道的高保真雪崩测量。[arXiv：1004.4323v1].
2010-09-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Soft Decoding of a Qubit Readout Apparatus
量子位读出通常通过对模拟检测器信号的集合进行阈值化以获得单次激发位值的序列来执行。从模拟信号到数字信号的映射的固有不可逆性丢弃了与\emph{a posteriori}置信度相关联的软信息，当检测器被很好地表征时，该软信息可以被分配给每个比特值。考虑到软信息，我们在增强的状态检测与量子重复码以及量子态或参数估计的显着改善。尽管现实读出模型的非高斯特征、实验相关的少量量子位和有限的编码误差，这些优点仍然存在。这些结果显示了有用的和可实现的优势，目前广泛的实验量子态断层扫描，参数估计，和量子位读出。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Direct characteristic-function tomography of quantum states of the trapped-ion motional oscillator
实现了囚禁钙离子运动振荡量子态对称特征函数的直接读出。使用适当选择的内部电子状态相关的位移双色激光场的基础上，我们映射的位移算子的实部或虚部的期望值的内部状态，随后使用荧光检测读出。结合两个读出结果提供了关于对称特征函数的全部信息。我们通过将其应用于一系列原型量子振子态，包括位移和压缩高斯态以及在连续变量量子计算中应用的位移压缩态的两个和三个分量的叠加，来表征该技术的性能。对于每一个，我们讨论的特征函数和维格纳相空间准概率分布的相关功能。使用减少的测量次数直接重建这些高度非经典的振荡器状态是理解和优化这些系统的控制用于量子传感和量子信息应用的必要工具。
2019-07-15 physics.atom-ph quant-ph
Simultaneous Readout of Noncommuting Collective Spin Observables beyond the Standard Quantum Limit
我们通过耦合到初始空的辅助超精细态来增强从旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的单个吸收图像中提取的信息。在原始和辅助超精细流形中执行酉变换，可以同时测量多个自旋1观测值。我们将此方案应用于拉长的$ ^{87} $ Rb原子云，同时读出三个正交的自旋方向，并直接访问空间自旋结构。读出甚至可以提取量子相关性，我们证明了检测自旋压缩没有状态层析成像。
2019-04-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Self-Consistent Measurement and State Tomography of an Exchange-Only Spin Qubit
我们报告的初始化，完整的电气控制，和单次读出的交换只自旋量子位。通过交换相互作用的完全控制是快速的，在2 ns内产生了75个量子比特的旋转。使用最大似然估计器方法执行测量和状态断层扫描，允许量化退相干、量子位状态空间的泄漏和测量保真度。这里开发的方法一般适用于系统的状态泄漏，噪声测量，和非正交控制轴。
2013-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum state preparation and readout with modulated electrons
本文全面研究了调制电子波函数在与量子发射体相互作用时制备和读出其量子态的能力，揭示了周期性电子梳和非理想调制电子波包在诱导类拉比动力学、实现量子态制备及量子态层析方面的潜力，并确立了实验可行平台需满足的参数平衡。
2024-07-25 quant-ph
Improved qubit bifurcation readout in the straddling regime of circuit QED
我们研究了利用非线性谐振器测量多能级超导量子比特的分叉，谐振器的频率位于两个量子比特跃迁频率之间。我们发现，高保真度的分叉测量是可能的，因为增强的量子比特状态依赖的拉的谐振器频率，量子比特诱导的非线性的行为和减少的Purcell衰减率的量子比特，可以在这个制度中实现。数值模拟发现，当在跨越机制中操作时，量子比特读出保真度提高了三倍，而不是在跨越机制之外。高保真度测量可以在比当前典型实验实现小得多的量子位-谐振器耦合下获得，从而减少光谱拥挤并潜在地简化多量子位器件的实现。
2012-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hadamard Random Forest: Reconstructing real-valued quantum states with exponential reduction in measurement settings
针对仅需实值振幅的量子计算场景，提出基于Hadamard随机森林的实值量子态读出方法，将测量设置降至O(N_q)，经10量子比特IBM处理器验证，在特性提取、态重叠估计等方面表现优异，可用于量子线性求解器读出。
2025-09-05 quant-ph
Universal compilation for quantum state preparation and tomography
通用编译是一种将可训练幺正编译为目标幺正的训练过程，它具有广泛的潜在应用，从量子动力学模拟到深度压缩优化电路、器件基准测试、量子错误缓解等。本文提出了一种基于通用编译的变分算法，用于低深度量子线路中量子态的制备和层析成像。我们将Fubini-Study距离应用于各种基于梯度的优化器（包括量子自然梯度方法）下的可训练成本函数。我们评估各种单一的拓扑结构的性能和不同的优化获得高效率的可训练性。在实践中，我们讨论了量子态制备中的不同电路方案，包括制备不同纠缠目标态（如代表性的GHZ态和W态）的线性方案和基于图形的方案。我们还讨论了电路深度，贫瘠高原，读出噪声在模型中的影响，和错误缓解解决方案。接下来，我们评估重建效率的量子态层析成像通过各种流行的电路ansatzes，并揭示电路的深度在鲁棒保真度的关键作用。结果与阴影层析成像方法，在该领域的一个类似的方式。我们的工作表达了足够的能力，通用编译为基础的变分算法，以最大限度地提高效率的量子态的准备和层析成像。此外，它有望在量子精密测量和传感中应用，并可应用于近期的量子计算机，用于验证电路保真度和各种量子计算任务。
2022-04-25 quant-ph
Sequential dispersive measurement of a superconducting qubit
我们提出了一种超导装置，实现了一个transmon量子比特的顺序测量。该器件可根据需要打开和关闭与测量通道的耦合，从而禁用色散读出的常见限制，例如Purcell效应或腔模中的瞬态。量子位测量通过加载耦合到量子位的读出谐振器开始。在损耗可忽略的最佳相互作用时间之后，微波泵浦通过上转换将读出模式的内容释放到测量线中，特征时间低至10 ns，这比读出谐振器的寿命短400倍。释放场正交的直接测量证明了在$220~\mathrm{ns}$的总测量时间内$97.5~\%$的读出保真度。读出模式的维格纳层析成像允许我们表征读出模式的非高斯性质及其动态。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-precision tomography of ion qubits based on registration of fluorescent photons
本文针对离子量子比特逻辑态可区分性受限问题，提出基于荧光光子计数的模糊测量模型及统计充分的重构算法，相比阈值算法能利用更完整实验信息并实现更高精度的量子态层析。
2023-07-06 quant-ph
Fast high fidelity quantum non-demolition qubit readout via a non-perturbative cross-Kerr coupling
量子比特读出是任何量子信息处理器不可缺少的组成部分。在这项工作中，我们通过实验证明了transmon和极化子模式之间的非微扰交叉克尔耦合，这使得能够改进超导量子位的量子非破坏（QND）读出。新机制在色散近似下使用与标准QND量子比特读出相同的实验技术，但由于其非微扰性质，它最大限度地提高了读出的速度，单次保真度和QND特性。此外，它还可以最大限度地减少不需要的衰减通道的影响，例如Purcell效应。我们观察到的单次发射读出保真度为97.4%的短50纳秒脉冲，我们量化的QND-ness为99%的长测量脉冲与重复的单次发射读出。
2020-02-27 quant-ph
Characterization and tomography of a hidden qubit
在基于电路的量子计算中，可用的门集合通常由作用于每个单独量子位的单量子位门和量子位对之间的至少一个纠缠门组成。然而，在某些物理架构中，一些量子位可能是“隐藏的”，并且缺乏通过专用控制和读出线的直接寻址能力，例如因为有限的片上路由能力，或者因为控制线的数量成为多量子位系统的限制因素。在这种情况下，没有单量子位操作可以应用于隐藏的量子位，并且它们的状态不能直接测量。相反，它们可以仅通过连接的“控制”量子位和一组合适的双量子位门的单量子位操作来控制和读出。我们首先讨论这种有限的控制能力对特定量子位耦合网络的量子体积的影响。然后，我们在实验上展示了超导双量子位器件的完全控制和测量能力，该器件具有本地单量子位控制和iSWAP以及由可调谐耦合器实现的受控相位双量子位相互作用。我们进一步介绍了一个迭代的调整过程，需要完全表征用于量子过程层析成像的门集，并评估由此产生的门的性能。
2020-11-17 quant-ph
Improved Single-Shot Qubit Readout Using Twin RF-SET Charge Correlations
本文提出利用twin SET电荷相关性增强SiMOS 4点阵列中量子比特读出保真度，使电荷读出错误率降低一个数量级以上，并证明更快调制频率可减少自旋到电荷转换错误，为大规模量子比特阵列提供高保真读出方案。
2023-07-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Designing Shadow Tomography Protocols by Natural Language Processing
本文提出一种受自然语言处理启发的AI驱动量子电路设计协议，通过优化双比特门纠缠能力确定最小门集{iSWAP}，并利用强化学习训练循环神经网络生成高效电路，在影子层析基准下展现出强泛化能力。
2025-09-16 quant-ph
Characterizing mid-circuit measurements on a superconducting qubit using gate set tomography
发生在量子线路内部的测量--中间电路测量--是一个重要的量子计算原语，最值得注意的是用于量子纠错。中间电路测量具有经典输出和量子输出，因此它们可能受到终止量子线路的测量不存在的误差模式的影响。在这里，我们展示了如何表征中间电路测量，量子仪器建模，使用一种技术，我们称之为量子仪器线性门集层析成像（QILGST）。然后，我们应用这种技术来表征一个多量子比特系统内的超导transmon量子比特的色散测量。通过改变测量脉冲和后续门之间的延迟时间，我们探讨了剩余腔光子布居对测量误差的影响。QILGST可以解决不同的错误模式，并量化测量的总误差;在我们的实验中，对于1000 ns以上的延迟时间，我们测量了总误差率（即，当分别测量$0$和$1$时，$ε_{\diamond} = 8.1 \pm 1.4 \%$的半菱形距离）、$97.0 \pm 0.3\%$的读出保真度以及$96.7 \pm 0.6\%$和$93.7 \pm 0.7\%$的输出量子态保真度。
2021-03-04 quant-ph
Rapid readout of a register of qubits using open loop quantum control
测量是表征量子系统的基础。减少执行测量所花费的时间在量子信息处理的许多领域中可能是有益的。我们表明，置换的状态矩阵的特征值的逻辑基础上，使用开环控制，提供了一个$O(n)$减少测量时间，其中$n$是在寄存器中的量子位数。这种减少是相同的顺序（先前介绍的）局部最优反馈协议。开环协议的优点是它在实验上的难度要小得多。由于控制与测量的可观察在任何时候，我们的快速测量协议可用于表征量子系统，状态或过程层析成像，或实现基于测量的量子纠错。
2014-10-30 math.OC quant-ph
Mitigation of Crosstalk Errors in Quantum Measurements
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；National Taiwan Normal University（台湾师范大学）
针对多量子比特测量中的串扰误差，提出基于量子探测器层析成像的缓解协议，在IBM量子硬件上验证了误差抑制效果。
2026-05-29 quant-ph
Mitigation of correlated readout errors without randomized measurements
提出一种无需随机测量的读出误差缓解协议，仅用单量子比特 Pauli 测量即可高效表征相关噪声，并在多达 100 量子比特模拟中验证了其有效性。
2025-08-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Improved microwave SQUID multiplexer readout using a kinetic-inductance traveling-wave parametric amplifier
本文在微波 SQUID 多路复用器读出链路中引入 KITWPA，显著降低磁通噪声，并通过 TES 微量热计实验验证了灵敏度与带宽利用的提升。
2023-03-07 astro-ph.IM 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
Demonstrating the Potential of Adaptive LMS Filtering on FPGA-Based Qubit Control Platforms for Improved Qubit Readout in 2D and 3D Quantum Processing Units
本文研究在FPGA量子控制平台上集成LMS自适应滤波算法，以提升2D和3D量子处理单元的量子比特读取信噪比与精度，并验证其在资源受限条件下的可行性。
2024-08-01 eess.SP quant-ph
