Selective and Efficient Quantum State Tomography and its Application to Quantum Process Tomography
我们提出了一种用于量子态层析成像的方法,该方法使得能够以固定的精度有效地估计状态的密度矩阵的任何矩阵元素,只要可以以受控的方式有效地准备来自矩阵被写入的基础的状态。此外,我们展示了该算法如何非常适合量子过程层析成像,从而能够执行选择性和有效的量子过程层析成像。
2012-11-13 quant-ph
An Exponential Advantage for Adaptive Tomography of Structured States under Pauli Basis Measurements
Colorado School of Mines(科罗拉多矿业学院);University of Michigan(密歇根大学);The Ohio State University(俄亥俄州立大学)
研究在局部Pauli基测量下,适应性成像在结构态中能以多项式复制复杂度实现,而非适应性方法需指数级复制。
2026-04-28 quant-ph
Efficient Circuit-Based Quantum State Tomography via Sparse Entry Optimization
College of William & Mary(威廉玛丽学院)
本文提出了一种高效的基于电路的量子态重构方法,通过稀疏入口优化减少测量设置,适用于稀疏支撑的量子态,并通过数值模拟验证其有效性。
2025-12-23 quant-ph
Dynamical quantum state tomography with time-dependent channels
本文提出动力学量子态层析成像框架,利用含时平均信道获取信息完备投影算子,构建IC-POVM,并探讨Zauner猜想及SIC-POVM的模拟。
2024-02-08 quant-ph
Appearance of Gibbs states in quantum-state tomography
我调查的吉布斯状态的量子系统的描述在多大程度上可以证明纯粹的断层扫描数据的基础上,而不求助于理论概念,如无限合奏,环境,信息,或系统的动态。我表明,吉布斯状态的使用相当于一个相关性假设,我详细说明。这一假设可以进行统计假设检验,并根据实验数据进行评估。
2014-12-19 cond-mat.stat-mech physics.data-an quant-ph
Enhancing quantum computations with the synergy of auxiliary field quantum Monte Carlo and computational basis tomography
Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka(大阪大学工学研究科);Center for Quantum Information and Quantum Biology, The University of Osaka(大阪大学量子信息与量子生物学中心)
QC-CBT-AFQMC通过结合计算基态态学与辅助场量子蒙特卡洛方法,提高了量子计算的精度和效率,适用于分子能谱和反应势垒的计算。
2025-10-11 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
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
Adaptive Quantum State Tomography with Neural Networks
Stanford University(斯坦福大学);Yale-NUS College(耶鲁-新加坡国立大学学院);National University of Singapore(新加坡国立大学)
量子态断层扫描是通过对状态的相同副本进行测量来确定未知量子态的任务。当前的算法在实验方面(需要大量的测量)以及分析这些测量的计算时间方面都成本高昂。在本文中,我们解决了分析速度和灵活性的问题,引入\textit{Neural Adaptive Quantum State Tomography}(NA-QST),一种基于机器学习的量子态层析成像算法,该算法适应测量并提供数量级更快的处理,同时保持最先进的重建精度。我们的算法的灵感来自粒子群优化和贝叶斯粒子滤波器为基础的自适应方法,我们扩展和增强使用神经网络。在我们的例子中,重新搜索步骤是直接从数据中学习的,消除了标准方法的计算瓶颈。我们成功地取代贝叶斯计算,需要计算时间的$O(\mathrm{poly}(n))$与学习的启发式,其时间复杂性经验尺度为$O(\log(n))$与测量的副本数$n$,同时保持相同的重建精度。这对应于所测量的$10^7$拷贝的百万倍加速。我们证明,我们的算法学习工作的基础,对称信息完整(SIC),以及其他类型的POVM。我们讨论的测量自适应的值为每种POVM类型,证明其效果是显着的基础POVM。对于两个量子比特的情况,我们的算法可以在几个小时内在一台笔记本电脑上重新训练,这表明当扩展到更大的系统时,时间成本是可行的。它还可以适应可能状态的子集,测量类型的选择以及其他实验细节。
2018-12-17 cs.LG quant-ph
Quantum tomography of the GHZ state
我们提出了一种方法,涉及II型和I型参数下转换的格林伯格-霍恩-蔡林格状态的生成,并触发光电探测器。所提出的实验装置产生的状态可以通过多模量子零差层析重建。在蒙特卡罗模拟的基础上研究了测量的可行性。
1999-06-18 quant-ph
Experimental proposal for symmetric minimal two-qubit state tomography
我们提出了一个实验,实现了一个对称的信息完全(SIC)概率算子测量(POM)在四维希尔伯特空间的量子比特对。量子比特对由单个光子携带作为偏振量子比特和路径量子比特。SIC POM的实现是用线性光学的方法完成的。该实验方案利用了一种新的方法,SIC POM,使用两个步骤的过程:一个测量与满秩的结果,其次是根据第一次测量的结果选择的基础上的投影测量。第一次测量的基础和第二次测量的四个基础是成对无偏的-暗示SIC POM和相互无偏的基础之间可能存在深刻的联系。
2012-03-08 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
Quantum Process Tomography via L1-norm Minimization
对于一个初始设计良好但不完美的量子信息系统,过程矩阵在适当的基上几乎是稀疏的。用于重构稀疏信号的现有理论和相关计算方法(L1范数最小化)建立了可以从非常有限数量的测量(资源)完美地重构稀疏信号的条件。虽然直接扩展到量子过程层析成像的L1范数最小化理论尚未出现,这里提出的数值例子,它适用于L1范数最小化量子过程层析成像,显示了显着减少资源,以实现所需的估计精度超过现有的方法。
2009-03-05 quant-ph
Two-Qubit Hamiltonian Tomography by Bayesian Analysis of Noisy Data
我们提出了一个经验策略,以确定一个两个量子比特系统的哈密顿动力学只使用初始化和测量在一个单一的固定的基础。使用贝叶斯方法从测量数据估计信号参数,从该方法重建基础哈密顿量,最多三个不可观测的相位因子。我们扩展的方法,通过多步方法实现完全控制的哈密顿层析成像的可控系统。通过分析包括投影噪声在内的模拟实验数据,对该技术进行了演示和评估。
2009-02-19 quant-ph
Compressed sensing quantum state tomography for qudits: A comparison of Gell-Mann and Heisenberg-Weyl observable bases
本文通过数值重建和保真度、迹距离评估,比较了 qudit 系统中 GGM 基与 HWO 基在压缩感知量子态层析中的效率,发现 HWO 基在高维时更优,并给出达到 95% 保真度所需测量算符数量的拟合曲线。
2025-06-04 quant-ph
Generalized overlap quantum state tomography
我们提出并实验证明了一个量子态层析协议,推广了Wallentowitz-Vogel-Banaszek-Wódkiewicz逐点Wigner函数重建。利用半定规划方法,在Fock基上对一个任意量子态的全密度算符进行了有效的重构.这种新的协议是资源和计算效率,是强大的抗噪声,不依赖于近似的状态位移,并确保结果的物理性。
2020-05-26 quant-ph
Efficient Quantum Tomography of Two-Mode Wigner Functions
介绍了一种重构多模态连续变量系统Wigner函数的有效方法。它基于半定规划的凸优化,并且还包括最大熵原理的一个版本,以产生无偏状态。所提出的方法的一个关键组成部分是在截断Fock基础上的状态表示。作为奖励,离散有限表示允许容易地量化纠缠。
2019-12-27 quant-ph
Construction of general symmetric-informationally-complete-positive-operator-valued measures by using a complete orthogonal basis
一种通用的正算子值测度(POVM)可以在具有固定平均纯度的最小IC POVM中提供最优的量子态层析成像。在本文中,我们提供了一个通用的GSIC POVM的建设,通过一个完整的正交基(COB),也解释为正常的quasiprobibility表示。的COB的频谱特性中发挥关键作用的SIC POVMs的建设,也为约束的状态层析成像的均方误差。特别地,构造任意d的SIC POVM的充分必要条件由COB的迹的幂构造性地给出。我们给出了三个简单的构造的COB,从中可以系统地获得GSIC POVM。
2022-08-22 quant-ph
Tomography-based Quantum Key Distribution
先前已经表明,量子态断层扫描可以用于增加量子密钥分发(QKD)的密钥速率,用于量子比特的特殊情况(即,d=2)。在这里,我们考虑更高维度的情况,即,qudits的量子密钥分配方案,并表明,对于素数d>2,与标准的(d+1)基方案相比,量子态层析成像也可以提高d维基于qudit的QKD方案的密钥速率.我们将我们的结果应用到以前的基于OAM(轨道角动量)编码的QKD实验中,并证明了基于断层扫描的QKD协议的优势。此外,我们比较了基于断层扫描的QKD协议和参考帧无关的QKD协议的密钥速率。我们表明,对于一个旋转通道,这两个协议给出了相同的密钥速率。然而,对于任何其他信道,基于断层扫描的QKD协议总是给出比参考帧无关的QKD协议更高的密钥速率。
2020-08-26 quant-ph
Symmetric minimal quantum tomography by successive measurements
我们考虑在d能级系统的Hilbert空间中通过两步测量过程实现对称信息完全概率算子测量(SIC POM):具有高秩结果的对角算子测量,然后根据第一次测量的结果选择基中的秩1测量。我们发现,任何海森堡-外尔群协变SIC POM可以实现这样的序列,其中第二次测量是简单的傅立叶基的测量,独立于第一次测量的结果。此外,至少对于研究的特定情况下,2,3,4,和8维,该计划揭示了一个意想不到的相互无偏基地和SIC POM之间的操作关系,前者被用来构建后者。作为两步测量过程的实验室应用,我们提出了可行的光学实验,将实现SIC POM在各种尺寸。
2012-03-08 quant-ph
Direct tomography of high-dimensional density matrices for general quantum states of photons
量子态层析成像是用于表征一般量子态的密度矩阵的常规方法。然而,数据采集时间通常与希尔伯特空间的维度成线性比例,阻碍了对高维量子系统进行动态监测的可能性。在这里,我们展示了一种直接断层扫描协议,通过使用偏振分辨相机来测量位置基础上的光子的密度矩阵,其中在我们的实验中,密度矩阵的尺寸可以大到580 $\times$ 580。偏振分辨相机的使用使得能够在位置和偏振的基础上进行并行测量,因此,我们的协议的数据采集时间不会随着希尔伯特空间的维度而增加,并且仅由相机曝光时间(大约10 ms)确定。我们的方法是潜在的有用的实时监测的动态量子态和铺平了道路,为发展高维,时间效率高的量子精密测量技术。
2021-07-23 physics.optics quant-ph
Quantum process tomography of adiabatic and superadiabatic stimulated Raman passage
三能级系统的量子控制方法是近年来量子信息科学与技术的一个重要研究方向。在这里,我们提出了数值模拟使用现实的实验参数的量子过程层析成像在STIRAP(受激拉曼绝热通道)和saSTIRAP(超绝热STIRAP)。具体地说,我们确定了一个合适的基础,在运营商空间作为单位经营者连同8 Gell-Mann运营商,我们计算相应的过程矩阵,其中有$9\times 9=81$元素。我们讨论了这些结果的理想消相干的情况下,以及实验相关的情况下,包括消相干。
2021-11-23 quant-ph
Phase Dependent Quantum Optical Coherence Tomography
本文提出相位依赖的量子光学相干层析成像,通过在Hong-Ou-Mandel干涉仪中对纠缠光子对施加相移来消除多层样品交叉反射伪影,提升量子传感与生物医学成像的精度和可靠性。
2025-03-09 physics.app-ph 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
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
Quantum tomography with random diagonal unitary maps and statistical bounds on information generation using random matrix theory
我们研究量子层析成像从一个连续的测量记录,通过测量的期望值的厄米特运营商从一个初始的可观察到的幺正演化得到的一组。为此,我们考虑在每个时间步长的固定基中应用随机酉对角,并使用测量记录的Fisher信息和与估计的协方差矩阵的特征值相关联的Shannon熵来量化层析成像中的信息增益。令人惊讶的是,即使测量记录在信息上不完整,使用固定基中的随机酉对角线也可以获得非常高的重建保真度。然后,我们将其与在每个时间步通过应用不同的Haar随机酉所生成的信息和获得的一致性进行比较。我们给出了一个上限的最大信息,可以在层析成像,并表明,从Wishart-Laguerre合奏的随机矩阵和相关的Marchenko-Pastur分布的协方差矩阵饱和这个界限。我们发现,从物理上讲,这对应于每个时间步应用不同的哈尔随机么正。我们表明,重复应用随机对角酉给出了一个协方差矩阵,对应于一个新的合奏随机矩阵的层析成像估计。我们分析和数值估计本合奏的特征值,并显示信息增益从下面的波特-托马斯分布的范围。
2021-08-30 quant-ph
Quantum Tomography by Regularized Linear Regression
本文研究了基于正则化技术的量子态层析成像的扩展线性回归方法。对于用密度矩阵表示的未知量子态,在一定基下进行测量得到随机结果,由此可以建立经典的线性回归模型。首先,对于完全或过完全测量基,我们证明了经验数据可以用于构造量子层析成像的加权最小二乘估计(LSE)。考虑迹1条件,可以显式计算约束加权LSE,它是所有线性估计中的最优无偏估计。接下来,对于一般的测量基地,我们表明,$\ell_2$正则化与适当的正则化增益提供更低的均方误差下的成本偏置。正则化参数由两个估计器根据风险特征进行调整。最后,在等价回归模型下,对具有完全测量基的正则化参数建立了一个简洁统一的公式,证明了在风险度量下,当样本数增长到无穷大时,所提出的调整估计量是渐近最优的.此外,数值例子来验证所建立的结果。
2019-04-26 math.OC quant-ph
Self-homodyne tomography of a twin-beam state
提出了一种利用非简并光学参量放大器输出端的双光束进行双模层析成像的自零差检测方案。该方案旨在改善本振和信号模式之间的匹配,这是传统零差中对整体量子效率的主要限制。在蒙特卡罗模拟的基础上分析了测量的可行性,研究了非单位量子效率对探测双光束态的关联和总光子数振荡的影响。
1998-04-02 quant-ph
Continuous-variable quantum tomography of high-amplitude states
量子态层析成像是现代量子技术的重要组成部分。在应用于连续可变谐波振荡器系统(诸如电磁场)时,现有的层析成像方法通常在离散基中重建状态,并且因此限于具有相对低的振幅和能量的状态。在这里,我们克服了这一限制,利用前馈神经网络直接在连续位置的基础上获得的密度矩阵。我们的方法的一个重要好处是能够选择相空间中的特定区域进行详细的重建。这导致相对缓慢的缩放的资源量所需的重建与状态振幅,因此,允许我们显着增加幅度的范围内可访问我们的方法。
2023-01-06 quant-ph
Minimal Determination of a Pure State through Adaptive Tomography
寻找最少的测量设置来确定任意的纯态一直被称为泡利问题。在固定测量方案中,即使在纯态中参数少得多,也需要四个标准正交基。佩雷斯指出,两个无偏基足以确定一个纯态,直到一些有限的模糊性。在这里,我们将首先证明佩雷斯猜想的情况下,$d=3,4$,即,两个无偏测量确定一个纯态高达6和16候选qutrit和quququad,分别。然后,在Peres猜想成立的基础上,基于自适应双结果投影测量可以消除模糊性的观察,提出了一种包含最少测量数的自适应3-测量方案。在此基础上,我们将最近提出的一个五基协议$[Phys. Rev. Lett. 115, 090401 (2015)]$简化为三基协议,代价是增加了额外的二分测量。
2018-08-20 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
Spin qudit tomography and state reconstruction error
我们考虑的任务进行量子态层析成像的$d$级自旋qudit,只使用不同的量子化轴上的自旋投影的测量。在介绍了一个基础的运营商密切相关的球谐函数,它服从旋转对称性的自旋qudits,我们将我们的量子层析成像任务到经典的问题上的球上的信号恢复。然后,我们提供的算法与$O(rd^3)$串行运行时间,并行化下降到$O(rd^2)$,(i)计算先验上界的预期误差与自旋投影测量沿$r$给定轴可以重建一个未知的量子状态,和(ii)估计后验的统计误差重建的状态。我们的算法激发了一个简单的随机断层扫描协议,我们发现,使用更多的测量轴可以产生实质性的好处,平台后$r\approx3d$。
2021-09-24 quant-ph
Continuous-variable quantum process tomography with squeezed-state probes
我们提出了一个连续变量量子操作的层析表征过程,该过程采用零差检测和单模压缩探测态,具有固定的压缩度和反压缩度以及可变的压缩椭圆位移和方向。福克基量子过程矩阵的密度矩阵元素可以通过对零差数据上表现良好的模式函数求平均来估计。我们表明,这种方法可以直接扩展到表征量子测量设备。探针状态可以是混合的,这使得所提出的过程对于当前技术是可行的。
2015-08-07 quant-ph
Tomography of time-bin quantum states using time-resolved detection
提出了一种测量光子时间模中编码的量子态的方法。多级量子态的基础是通过使用在色散介质中传播的模式来定义的,在这种情况下色散介质是光纤。传播和时间分辨的单光子探测允许我们定义一个正算子值测度(POVM)。POVM取决于色散量和检测器的特性。这个框架进行了数值测试,通过执行量子态层析成像的大量的国家为一组现实的实验设置。最后,计算了量子比特、量子比特和纠缠量子比特的期望态和重构态之间的平均保真度。
2020-11-24 quant-ph
Retrieving space-dependent polarization transformations via near-optimal quantum process tomography
研究将遗传算法与机器学习应用于量子过程层析,以单比特酉算符模型重建空间依赖的偏振变换,实现对自旋轨道超表面光学作用的快速精确表征,为实时应用及更广泛量子过程优化奠定基础。
2023-03-19 physics.optics quant-ph
Semi-device-dependent blind quantum tomography
本文提出一种半设备依赖的盲量子态层析方法,利用量子态低秩结构和校准稀疏性,将问题松弛为低秩矩阵稀疏和去混合,在受限等距性质下以接近最优的测量设置数实现高可扩展且鲁棒的量子态与校准恢复。
2023-07-06 cs.IT math.IT 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
Extended Cahill and Glauber formalism for finite dimensional spaces II. Applications in quantum tomography and quantum teleportation
利用一种新的mod(N)不变算子基,在推广的Cahill-Glauber形式下,在有限维Hilbert空间中引入了与有界算子相关的s参数化相空间函数,并详细讨论了它们的性质.离散的Glauber-Sudarshan、Wigner和Husimi函数作为s参数化相空间函数的特殊情况从这种形式主义中出现,特别是在它们之间迅速建立了一个层次过程。此外,还对量子层析成像和量子隐形传态进行了相空间描述,得到了新的结果。
2005-09-17 quant-ph
Tomography of a spin qubit in a double quantum dot
我们研究了一系列的方法来执行断层扫描在固态量子位器件,其中先验初始化和测量的量子位被限制到一个单一的基础的布洛赫球。我们探索和比较几种方法来获得精确的描述额外的状态和测量,量化随机和系统误差,最终导致一个完整的一套,可以随后用于过程层析成像。虽然我们的方法是相当一般的,但我们的重点是在GaAs双量子点中由两个电子自旋的单重态-三重态子空间形成的自旋量子比特的例子。
2013-08-24 cond-mat.mes-hall 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
Parity-dependent State Engineering and Tomography in the ultrastrong coupling regime
达到光-物质相互作用的强耦合机制导致了基础量子物理和量子信息处理应用的令人印象深刻的发展。不同量子技术的最新进展,如超导电路或半导体量子阱,表明也可以实现超强耦合机制(USC),其中预测了新的物理现象和潜在的计算效益。然而,这一制度缺乏有效的脱钩机制,迄今为止阻碍了控制和测量进程。在这里,我们提出了一种基于宇称对称性守恒的方法,允许在光-物质相互作用的超强耦合机制中产生和重建任意态。我们的协议需要最少的外部资源,通过利用USC系统和辅助的二能级量子系统之间的耦合。
2015-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
Quantum Process Tomography by 2D Fluorescence Spectroscopy
基于相位调制的二维荧光光谱(2D-FS),提出了能量转移系统中单激子流形的动力学重构(量子过程层析成像).这里介绍的量子过程层析成像协议受益于,例如,2D-FS的灵敏度增强。虽然各向同性平均的光谱信号依赖于双激发激子流形的量子产率参数$Γ$,它表明,重建的动力学是不敏感的这个参数。基础和应用问题的应用,以及进一步的扩展,进行了讨论。
2015-05-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Quantum Process Tomography of a Molmer-Sorensen Interaction
报道了M $ø$单体-S $ø$ Rensen纠缠门的量子过程层析成像。层析成像协议依赖于一个单一的歧视性的过渡,利用多余的微动陷阱,以实现所有的操作需要准备所有的输入状态和分析所有的输出状态。使用主从二极管激光器装置,我们演示了一个两量子比特纠缠门,贝尔态产生的保真度为0.985(10)。我们表征其$χ$过程矩阵,最简单的纠缠门上的可分离状态的基础上,我们观察到,主要的错误来源是准确地模拟了量子去极化通道。
2013-09-17 physics.atom-ph quant-ph
Quantum System Identification by Bayesian Analysis of Noisy Data: Beyond Hamiltonian Tomography
我们考虑如何使用贝叶斯分析从一组受限的初始状态和测量来表征量子系统的动力学。以前的工作表明,哈密顿系统可以很好地估计从噪声数据的分析。在这里,我们将展示如何推广这种方法的系统中的本征基的哈密顿适度退相。我们说明了一系列的三能级量子系统的过程。结果表明,贝叶斯估计的频率和失相率一般是高度准确的,主要的误差来源是在重建的哈密顿基础的错误。
2009-11-06 quant-ph
Maximum-likelihood coherent-state quantum process tomography
相干态量子过程层析成像(csQPT)是一种通过用相干态探测量子光学“黑匣子”并对输出进行零差测量来完全表征量子光学“黑匣子”的方法[M. Lobino等人,Science 322,563(2008)]。我们提出了一种技术CSQPT是完全基于统计推断,具体来说,量子期望最大化。该方法依赖于Jamiolkowski同构和迭代重建的过程张量直接从实验数据中的Fock基。这种方法允许将先验约束纳入重建过程,从而保证所得到的过程张量是物理上一致的。此外,我们的方法更容易实现,并且需要的相干态范围比以前的方法更窄。我们测试它的可行性,使用模拟几个实验相关的过程。
2012-08-06 quant-ph
Wigner tomography of two qubit states and quantum cryptography
在量子密钥分发(QKD)方案中,对Alice和Bob共享的两个量子比特密度矩阵进行层析成像是保证新密钥建立过程中可接受的保密性裕度的重要因素。我们展示了如何从这个角度来看,新加坡协议的密钥分配是最佳的,因为它是基于所谓的SIC POVM量子位层析成像,允许最准确的全层析重建的基础上的一组有限的实验数据的一个未知的密度矩阵。我们说明与实验数据的帮助下,SIC POVM层析成像和离散维格纳表示之间存在的深层连接。我们还强调了贝尔状态在这种方法中发挥的特殊作用,并提出了一个新的协议,量子密钥分发,在此期间,第三方能够承认或拒绝一个POSTERIORI的授权用户建立一个新的加密密钥的能力。
2008-05-31 quant-ph
Precise tomography of optical polarization qubits under conditions of chromatic aberration of quantum transformations
本文提出了一种建立极化量子态测量模型的算法。该模型考虑了波片晶体的寄生色散和有限的辐射光谱带宽引起的基变换色差。我们表明,色差减少了测量结果中的信息量。使用信息矩阵的方法,我们估计的影响,这种效果上的量子比特状态重建保真度的不同值的样本大小和光谱带宽。我们还表明,我们的模型优于标准模型的投影测量,因为它可以抑制系统误差的量子层析成像,即使当一个执行的测量使用的波片的高阶。
2020-02-05 quant-ph
Practical Bayesian Tomography
近年来,贝叶斯方法已被提出作为解决量子态和过程层析成像中的广泛问题的方案。国家的最先进的贝叶斯层析成像解决方案遭受三个问题:数值棘手,缺乏信息先验分布,以及无法跟踪时间依赖的过程。在这里,我们解决所有三个问题。首先,我们使用由Huszár和Houlsby以及Ferrie开创的现代统计方法,使贝叶斯层析成像在数值上易于处理。我们的方法允许实际计算的量子态和信道的贝叶斯点和区域估计。其次,我们提出了第一个先验的量子态和通道,允许包括有用的实验见解。最后,我们开发了一种方法,允许跟踪的时间依赖的状态和估计的漂移和扩散过程影响的状态。我们为我们的方法提供了源代码和动画可视化示例。
2016-05-11 physics.data-an quant-ph stat.AP
Experimental quantum process tomography of non trace-preserving maps
完全重建量子映射的能力是量子信息的一项基本任务,特别是当考虑到与环境的耦合和器件的实验缺陷时。在这种情况下,我们进行了量子过程层析成像(QPT)的方法,一组非保迹映射。我们引入了一个运营商$\OO$的状态依赖的成功概率的过程中调查的特点。我们还评估的结果近似的过程与保迹的。
2010-08-31 quant-ph
Tomography of a multimode quantum black box
本文报道了一种对$M$模量子光学过程进行实验表征的技术,推广了单模相干态量子过程层析成像方法[M。Lobino等人,Science 322,563(2008); A.阿尼斯和人工智能Lvovsky,New J.Phys.14,105021(2012)]。利用平衡零差层析技术测量了该过程对多模相干态的影响,得到了Fock基下的过程张量。这种秩- $4M$张量,它预测的过程中的效果,对任意的密度矩阵,迭代重建直接从实验数据通过最大似然法。我们证明了我们的方法的能力,使用的例子分束器,重建其过程张量的子空间内跨越的前三个福克状态。尽管使用纯经典的探测态,我们恢复这种光学元件的量子特性,特别是红欧曼德尔效应。
2015-04-30 quant-ph
A new approach to measurement in quantum tomography
在这篇文章中,我们提出了一种新的方法来量子测量参考频闪层析。通常,在频闪方法中,假设关于量子系统的信息被编码在某些厄米算符$Q_1, ..., Q_r$的平均值中,并且它们中的每一个可以被测量不止一次。频闪断层摄影的主要目的是确定何时可以基于测量结果$\langle Q_i \rangle_{t_j}$重建初始密度矩阵$ρ(0)$。在本文中,我们建议把每一个复杂的矩阵作为一个可测算子。这种广义的量子测量方法可能会对频闪层析成像的模型带来一些改进。
2015-04-02 math-ph math.MP 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
Error matrices in quantum process tomography
我们讨论了表征实验量子门的误差矩阵,这是类似于标准的过程矩阵$χ$在泡利基础上,除了所需的幺正操作的因式分解,通过正式放置它之前或之后的错误过程。误差矩阵只有一个大的元素,它等于工艺保真度,而其他元素都很小,并表示不完善。沿着左列和/或顶行的元素的虚部直接指示整体缺陷,并且可以用于找到所需的校正。我们讨论了一种相对简单的方法来计算量子门组合的误差矩阵。类似地,由于Lindblad形式的退相干,找到对误差矩阵的一阶贡献是相当简单的。我们还讨论了一种方法来识别和减去由于不完善的状态准备和测量的断层扫描程序的错误。在附录中,我们考虑了几个简单的例子的过程层析成像,并讨论了直观的物理解释的林德布拉德形式的退相干。
2013-11-04 quant-ph