Comparative analysis of various protocols for high-precision tomography of qudits
量子层析成像是从实验数据中获取量子态信息的重要工具。在这项研究中，我们进行了比较分析的各种量子断层扫描协议，包括协议的基础上高度对称的状态向量集，在相互无偏基地（MUB），和两级变换。利用量子态层析成像保真度的普适分布，我们估计了应用于均匀分布在Haar测度上的一组随机态的各种维数的量子点的量子测量的保真度和效率.
2022-01-09 quant-ph
Optimal protocol for quantum state tomography
我们开发了一个实用的量子层析成像协议，并实现了测量的纯态的quququarts实现的光子对（双光子）的偏振态。该方法是基于测量方案的参数，提供更好的质量重建的固定的统计数据集的最佳选择。状态重建的高精度（0.99以上）表明所开发的方法是足够的。
2008-11-16 quant-ph
Statistical properties of fidelity in quantum tomography protocols in Hilbert spaces of different dimensions
研究了量子层析成像不同协议下保真度的统计特性。我们认为协议的基础上的几何形状的柏拉图固体和其他多面体具有高度的对称性，如富勒烯和它的双多面体。不同协议中的保真度特性与保真度损失的最小可能水平的理论水平进行比较。分析了不同维数的希尔伯特空间中纯态和混合态的层析成像。研究结果可用于量子信息技术中对量子门和量子态的更好控制。
2011-02-18 quant-ph
Tomography of multi-photon polarization states in conditions of non-unit quantum efficiency of detectors
研究了探测器非单位量子效率的偏振多光子量子态层析成像。提出了一种新的量子层析成像协议。该协议考虑在具有n重符合事件的一个或多个通道中丢失多光子量子态的光子的事件。与标准的n倍符合协议相比，所提出的协议的优点是使用统计分析的方法证明。
2017-11-08 quant-ph
Quantum Tomography Protocols with Positivity are Compressed Sensing Protocols
表征复杂量子系统是量子信息科学的一项重要任务。量子层析成像是用于此目的的标准工具，它使用精心设计的测量记录来重建量子态和过程。然而，这是出了名的低效。最近，被称为“压缩传感”的经典信号重构技术已被移植到量子信息科学，以克服这一挑战：精确的层析成像可以实现与实质上更少的测量设置，从而大大提高量子层析成像的效率。在这里，我们表明，压缩传感层析成像的量子系统基本上是由量子力学本身的一个特殊性质保证-在量子力学中描述系统的数学对象是具有非负特征值的矩阵。这一结果对理解和实现量子断层扫描的方式产生了影响。特别是，它意味着通过压缩传感方法获得的关于量子系统的信息表现出一种新的“信息完整性”。“这对量子断层扫描的数据采集效率具有重要影响，并使我们能够构建对噪声和建模误差具有鲁棒性的信息完整测量。此外，我们的研究结果表明，可以扩展用于量子层析成像的数值工具箱，并采用高效的算法来处理高维希尔伯特空间上的高维矩阵。虽然我们主要介绍我们的结果在量子断层扫描的背景下，他们适用于一般情况下的半正定矩阵恢复。
2015-12-09 cs.IT math.IT quant-ph
Tomography increases key rates of quantum-key-distribution protocols
我们构建了一个实际可实现的经典处理BB84协议和六态协议，充分利用准确的信道估计方法，这也被称为量子层析成像。我们提出的处理产量至少作为高的关键率的标准处理由Shor和Preskill。我们展示了两个量子信道的例子，我们提出的处理的密钥速率严格高于标准处理。在第二个例子中，BB84协议与我们提出的处理产生一个积极的关键率，即使所谓的错误率高于25%的限制。
2008-07-22 quant-ph
Quantum memory advantage for quantum process tomography
Dahlem Center for Complex Quantum Systems, Freie Universität Berlin（达勒姆复杂量子系统中心，柏林自由大学）；School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛工程学院与应用科学学院）
本研究证明了量子记忆在量子过程重构中提供查询复杂性优势，通过确定无量子记忆协议的最优复杂度并展示非相干协议的上界。
2026-07-16 cs.DS math-ph math.MP
Maximal qubit tomography
提出了一种新的量子比特层析成像协议，该协议基于一个由纯态集支持的连续正算子值测度，并且在量子比特状态空间的对称群SO（3，R）下是等变的.因此，用于层析成像协议的样本数据是通过对量子位的相同副本进行一系列独立测量而获得的布洛赫球上的离散点集。虽然极大似然估计量是唯一存在的，但它不能被显式地计算。相反，我们提出了另一个方便，简单的估计，证明它是无偏的，并计算其方差。此外，详细介绍了相关的离散量子比特状态估计协议（如“最小量子比特断层扫描”）的已知性质，并对结果进行了比较和讨论。
2008-03-13 quant-ph
On the Characterization of Quantum Flip Stars with Quantum Network Tomography
本文面向量子星型网络的端到端噪声表征，提出状态分发与测量分离的比特翻转层析成像协议，并结合 QFI 基准与 NetSquid 仿真分析其效率与估计收敛性。
2023-07-12 cs.NI quant-ph
Recursively Adaptive Quantum State Tomography: Theory and Two-qubit Experiment
自适应技术在提高量子参数估计精度方面具有重要的应用潜力。提出了一种适用于有限维量子系统的递归自适应量子态层析（RAQST）协议，并在两量子比特系统上实现了该协议.在该RAQST协议中，执行自适应测量策略和递归线性回归估计算法。数值结果表明，我们的RAQST协议可以优于层析成像协议使用相互无偏基地（MUB）和两阶段MUB自适应策略，即使最简单的产品测量。当非定域测量可用时，我们的RAQST可以击败Gill-Massar绑定为广泛的量子态与适度数量的副本。我们只使用最简单的产品测量来实现两个量子比特的层析成像实验。在实验中，我们采用误差补偿技术来解决由于波片的失调和不完整性而引起的系统误差，使系统误差减小了约100倍。实验结果表明，RAQST的改进非自适应层析显着的状态具有高纯度。我们的结果还表明，这种递归自适应层析成像方法是特别有效的最大纠缠态，这是量子信息的重要资源的重建。
2015-12-05 quant-ph
Analysis of quantum tomography protocol efficiency for triphoton polarization states
三光子态的可靠产生和测量在实验室中还没有实现。本文综述了三光子量子态的产生和测量中存在的问题，并分析了几种量子测量方案，这些方案在有限的统计数据样本下可以实现高精度的重建。根据调查的层析成像程序是基于根的方法来状态估计。特别地，我们使用广义Fisher信息矩阵来评估量子态参数测量的准确性。我们使用断层扫描协议，基于柏拉图立体的对称性。我们证明了重建三光子量子态的能力，其精度接近量子力学所允许的最大可实现值
2017-01-07 quant-ph
Effects of quenching protocols based on parametric oscillators
本研究探讨参数振荡器在淬火协议下的量子行为，通过解析准正态模振幅，并分析不确定性原理与统计特性，揭示系统演化特征。
2023-12-21 math-ph math.MP 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
Raw-data attacks in quantum cryptography with partial tomography
我们考虑量子密码学的BB84协议的一个变体，断层扫描不完全协议的原型，其中密钥是由单向通信而不是通常的双向通信生成的。我们的分析得到了数值证据的支持，分别在10%和6.15%的量子比特错误率下建立了对原始数据和生成的密钥进行窃听攻击的阈值。这两个阈值都低于标准BB84协议中的无条件安全阈值。
2006-09-22 quant-ph
Identification of Decoherence-Free Subspaces Without Quantum Process Tomography
表征量子过程是将这种过程应用于量子信息协议的关键第一步。众所周知，完整的过程表征是非常资源密集型的，这促使人们寻找更有效的方法来提取有关过程的重要信息。一个例子是识别“无退相干子空间”，其中可以进行计算或通信，不受系统中退相干的主要来源的影响。在这里，我们提出并证明了一个协议，使人们能够直接识别DFS，而无需进行全面的重建。我们的协议提供了一个高达二次加速标准过程层析成像。在本文中，我们通过实验确定了一个两量子比特过程的DFS与32个测量，而不是通常的256，描述了协议的鲁棒性和效率，并讨论了其扩展到高维系统。
2012-07-31 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 in the presence of stray inter-qubit coupling
断层扫描是量子计算不可或缺的一部分，因为它可以通过状态重建来诊断量子过程。现有的层析成像协议是基于确定各种泡利算子的期望值，这些泡利算子通常需要单量子比特旋转。然而，在现实的系统中，量子比特经常会产生某种形式的不可避免的杂散耦合，使得很难独立于其伙伴来操纵一个量子比特。因此，应用于这些系统的标准协议导致真实量子态的不忠实再现。我们已经开发了一种称为耦合补偿层析成像的协议，该协议可以完全在软件中校正由于寄生耦合引起的误差，并准确地确定量子态。我们证明了我们的计划的性能上的两个transmon量子位始终开启$\textit{ZZ}$耦合的系统。我们的技术是一种通用的层析成像工具，可以应用于具有不同类型的杂散量子位间耦合的大型系统，并且便于使用任意层析成像脉冲甚至非正交旋转轴。
2021-03-25 quant-ph
Perturbative tomography of small errors in quantum gates
我们提出了一个有效的协议，完全重建一组高保真量子门。通常，重构高保真度量子门的效率受到采样噪声的限制。我们的协议是基于微扰的方法，有两个阶段。在第一阶段中，噪声量子门的初始部分通过测量映射的迹线来重建，并且迹线可以通过以类似于随机基准测试和量子光谱层析成像的方式放大噪声来测量。在第二阶段，通过使用单位部分放大非单位部分，我们可以有效地重建非单位部分。我们表明，在我们的协议中所需的测量的数量与门的错误率成比例。
2020-09-17 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
Experimental Adaptive Bayesian Tomography
我们报告了一个自适应量子态层析成像协议的实验实现。我们的方法利用贝叶斯方法进行统计推断，并且自然地针对自适应策略进行定制。对于纯状态，我们观察到接近1/N的缩放的不忠与注册事件的总数，而最好的非自适应协议只允许$1/\sqrt{N}$缩放。实验是针对极化量子比特进行的，但这种方法很容易适应任何维度。
2015-11-02 quant-ph
Enhancing quantum state tomography via resource-efficient attention-based neural networks
本文提出一种结合注意力神经网络的量子态层析协议，在有限统计量下显著提升重建保真度并大幅减少训练数据，可用于自旋压缩产生的多体纠缠计量资源认证。
2024-09-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Robust, self-consistent, closed-form tomography of quantum logic gates on a trapped ion qubit
我们介绍并实验证明：（1）一个称为“门集层析成像”（GST）的框架，用于自洽地表征黑盒量子器件上的整个量子逻辑门集;（2）一个显式的线性反转门集层析成像（LGST）的封闭形式协议，其可靠性与诸如局部极大似然值等病理无关;以及（3）一种简单的协议，用于在不参考目标门的情况下，基于其预测一组测试实验的良好程度，客观地对断层摄影估计的准确性进行评分。我们使用门集层析术来表征单个捕获离子量子比特上的一组Clifford生成门，并比较（i）标准过程层析术;（ii）线性门集层析术;和（iii）极大似然门集层析术的性能。
2013-10-16 quant-ph
Teleportation-based quantum state tomography
Universidade Federal de São Carlos（圣卡洛斯联邦大学）
提出利用量子隐形传态协议完整重构任意两、三量子比特密度矩阵，并推广至n量子比特，仅需Bell测量和制备少量单比特态。
2026-06-24 quant-ph
Efficient and Robust Quantum Key Distribution With Minimal State Tomography
我们介绍了新加坡协议，一个量子比特协议的量子密钥分发，是完全层析成像，比其他层析成像协议更有效，非常强大。在理想情况下，效率是log_2（4/3）=0.415个密钥比特/发送的量子比特。这比标准六状态协议的效率1/3=0.333高出25%，这是基准。我们描述了一个简单的双向通信方案，每个量子位提取0.4个密钥位，从而接近信息理论极限。我们报告的窃听攻击的层次结构的噪声阈值证明了协议的鲁棒性：如果有小于38.9%的噪声，可以提取安全的密钥。
2008-05-19 quant-ph
Adaptive quantum tomography of high-dimensional bipartite systems
自适应测量最近已被证明可以显着提高量子态和过程层析成像的性能。然而，现有的方法要么不能直接应用于高维系统，或者是令人望而却步的计算昂贵。在这里，我们提出并实验实现了一种新的层析协议专门设计的高维量子态的重建。该协议显示了定性的改进，在不忠缩放的测量次数，是足够快，以允许完整的状态断层扫描的状态与维数高达36。
2018-04-14 physics.optics 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
Rigorous quantum state tomography for distributed quantum computing
Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学与技术研究院）
本文提出一种适用于分布式量子计算机的量子态重构协议，通过局部操作和经典通信实现无远程纠缠假设的态重构，并推导了非渐近的迹范数误差界和纠缠负性估计的认证误差界。
2026-04-23 quant-ph
Bootstrap tomography of high-precision pulses for quantum control
量子比特的长时间动态解耦和量子控制需要高精度的控制脉冲。不完美脉冲的完整表征（量子层析成像）提出了一个自举问题：层析成像需要量子比特的初始状态，而量子比特的初始状态在没有不完美脉冲的情况下无法准备。我们提出了一个协议的脉冲误差分析，专门为广泛的单固态电子自旋。利用金刚石中的氮空位（NV）中心的单电子自旋，我们通过实验验证了该协议的正确性，并证明了其在量子控制任务中的实用性。
2010-04-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Triply efficient shadow tomography
提出两副本阴影层析框架，利用贝尔测量和图的chi-有界性，首次实现局部费米子可观测量及所有n量子比特泡利可观测量的三重高效方案，并证明单副本测量无法实现样本高效。
2024-04-30 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
Catalytic Tomography of Ground States
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Google Quantum AI（谷歌量子人工智能）
该研究提出了一种无需恢复或重放的地面态成像协议，通过优化哈密顿量演化时间，实现高精度测量并降低量子模拟中的成像开销。
2025-12-11 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
The log log jam in Gaussian state tomography
Harvard University（哈佛大学）；Tsinghua University（清华大学）；Caltech（加州理工学院）
研究连续变量系统中高斯态层析成像样本复杂度问题，证明高斯测量协议有\(\log \log E\)依赖，给出自适应与能量依赖权衡协议，还表明非高斯测量及特定简单协议可降低样本复杂度，阐明能量作用及相关相互作用。
2026-07-15 cs.DS math-ph math.MP
Fermionic-Adapted Shadow Tomography for dynamical correlation functions
School of Computational Sciences, Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院计算科学学院）；Materials Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室材料科学部）；Department of Physics, University of Illinois at Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校物理系）
本文提出费米子适应的阴影量子态重构方法，用于高效计算多个动态关联函数，通过重构函数形式与阴影量子态技术兼容，提升样本效率和减少测量电路数量。
2026-03-16 physics.comp-ph quant-ph
Quantum Liouvillian Tomography
针对近期量子计算平台耗散效应表征的挑战，提出量子刘维尔算符层析成像协议，通过梯度量子过程层析成像与泡利字符串概率分布导数回归提取刘维尔算符，经合成数据基准测试并应用于超导平台，实现非马尔可夫动力学的精确表征。
2025-04-14 cond-mat.other 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
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
Discrimination of correlated and entangling quantum channels with selective process tomography
量子动力学过程的准确和可靠表征是验证量子技术的基础，其中观察到的行为的竞争模型之间的区别为制造和操作量子比特设备提供了信息。我们提出了一种新的协议，量子信道歧视，利用量子动力学（DCQD）代码的直接表征的进展。我们证明，DCQD代码使选择性过程层析成像，以提高纠缠和相关的量子动力学之间的歧视。数值模拟表明，选择性过程层析成像只需要几个测量配置，以实现低误报率和DCQD编码提高了弹性的协议隐藏的噪声源。我们的研究结果表明，选择性的过程层析与DCQD代码是有用的，有效地区分相关串扰的来源，从不相关的噪声在当前和未来的实验平台。
2016-10-28 quant-ph
Selective continuous-variable quantum process tomography
提出一种选择性连续变量量子过程层析协议，通过受控压缩和平移操作及自适应离散化，无需完整重建即可选择性估计过程任意元素，并支持部分重建。
2025-04-21 quant-ph
Adaptivity can help exponentially for shadow tomography
SEAS, Harvard University（哈佛大学工程与应用科学学院）；IIIS, Tsinghua University（清华大学信息科学技术学院）
本文针对阴影层析任务，证明自适应选择的两副本测量协议在样本效率上可相比非自适应两副本测量协议获得指数级优势，从而反驳了适应性在量子学习统计复杂性中优势有限的主流观点。
2024-12-26 cs.IT cs.LG math.IT
Demonstrating and Benchmarking Classical Shadows for Lindblad Tomography
Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所量子设备中心）；Center for the Mathematics of Quantum Theory, MATH Department, University of Copenhagen（哥本哈根大学数学系量子理论数学中心）；NNF Quantum Computing Programme, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所NNF量子计算项目）；Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系）
本研究通过随机化阴影测量方法，提高了超导跨门处理器在五量子位上的林布兰德拓扑学效率，减少了资源消耗并提升了动态学习能力。
2026-02-16 quant-ph
Quantum tomography enhanced through parametric amplification
量子层析成像是利用平衡零拍探测技术重建光的量子态的维格纳函数的标准方法。重建质量强烈依赖于光电探测器的量子效率和测量设置中的其他损耗。在这篇文章中，我们详细分析了一个协议的增强量子层析成像，提出了Leonhardt和保罗在1994年，它允许一个减少检测损失的降解效果。它是基于相敏参量放大，与本地振荡器相位同步扫描放大的正交相位。尽管在足够强的放大下，该方案能够克服任何检测效率低下，但到目前为止还没有在实验中实施，可能是由于放大器中的损耗。在这里，我们讨论一个可能的原理验证实验与行波参量放大器。我们表明，与国家的最先进的光学元件，该协议使高保真断层重建明亮的非经典状态的光。我们考虑两个例子：明亮的压缩真空和压缩单光子态，后者是一个非高斯态，都受到损失的强烈影响。
2017-08-12 quant-ph
Pure State Tomography with Fourier Transformation
从量子器件中提取信息一直是量子力学领域的一个重要问题。量子态层析术是量子科学与技术中的一种重要的基本工具，通过精细的测量，可以完全确定未知的量子态。在本研究中，我们探索了直接唯一确定多量子比特纯量子态的方法。提出了两种自适应协议，并给出了各自的量子线路。在这里，两个或三个观测量是足够的，而测量结果的数量是相同的或少于现有方法。此外，在IBM 5-qubit量子计算机上的实验以及数值研究证明了所提出的协议的可行性。
2022-06-23 quant-ph
Quantum process tomography of a high-dimensional quantum communication channel
量子过程的表征，例如通信信道，是建立量子信息系统的重要组成部分。对于量子密钥分发协议，信道中的总噪声量决定了在授权伙伴之间分发秘密比特的速率。特别地，断层摄影协议允许通道的完全重建，并且因此允许通道的表征。在这里，我们进行量子过程断层扫描的高维量子通信通道的尺寸范围从2到5。因此，我们可以明确地证明窃听者在量子密码协议期间执行最佳克隆攻击或拦截重发攻击的效果。此外，我们的研究表明，与粗粒度测量（如量子误码率）相比，量子过程层析成像能够更详细地了解信道条件。这种完整的表征技术使我们能够在非对称实验条件下优化量子密钥分发的性能，这在考虑高维编码方案时特别有用。
2019-04-30 physics.optics quant-ph
Continuous variable quantum state tomography of photoelectrons
我们提出了一个连续变量的量子态层析协议的电子产生的电离原子或分子的吸收极紫外光脉冲。我们的协议是基准对直接计算的量子态的光电子喷射从氦和氩在附近的法诺共振。在后一种情况下，我们进一步提取由于自旋轨道分裂的离子-光电子纠缠。这为研究超快时间尺度上的量子相干性和纠缠特性开辟了新的途径。
2022-02-14 physics.atom-ph quant-ph
Direct tomography of quantum states and processes via weak measurements of Pauli spin operators on an NMR quantum processor
本研究提出基于弱测量的高效直接量子态与过程层析成像方案，构建通用量子电路利用标量J耦合调控相互作用，在NMR量子处理器上实验实现，可精准表征多类量子态与过程。
2023-03-13 quant-ph
Scalable and Flexible Classical Shadow Tomography with Tensor Networks
本文结合局部置乱经典阴影框架与张量网络，提出适用于有限深度局部Clifford随机电路的可扩展经典阴影层析方法，在NISQ设备上以低门开销获得更高样本效率，并在准局部算子预测和保真度估计上优于Pauli测量。
2023-05-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Lindblad Tomography of a Superconducting Quantum Processor
随着第一代纠错量子计算机的进展，需要强大的表征和验证协议来评估物理量子处理器的噪声环境。虽然标准的相干性度量和表征协议，如T1和T2，过程断层扫描和随机基准测试现在无处不在，但这些技术只提供了有关导致处理器错误的动态多量子比特丢失通道的部分信息，这可以通过主方程形式主义中的Lindblad算子更全面地描述。在这里，我们介绍和实验证明Lindblad断层扫描，一个硬件不可知的表征协议断层重建的哈密顿和Lindblad运营商的量子噪声环境从一个合奏的时域测量。在一个小型超导量子处理器上进行Lindblad层析成像，我们证明了这种技术的特点和占状态准备和测量（SPAM）的错误，并允许一个放置的界限适合马尔可夫模型。比较超导量子处理器上的单量子位和双量子位测量结果，我们证明Lindblad断层扫描也可以用于识别和量化量子处理器上的串扰源，例如始终在线的量子位-量子位相互作用的存在。
2022-12-23 quant-ph
Spin-1 teleportation-based quantum state tomography
Departamento de Física, Universidade Federal de São Carlos（圣卡洛斯联邦大学物理系）
研究将基于量子隐形传态的量子态层析成像协议从量子比特扩展到量子三态，核心方法是利用爱丽丝对自旋-1系统进行类似贝尔测量及制备单量子三态并传送给鲍勃，主要贡献是实现了对量子三态的量子态层析成像。
2026-07-08 quant-ph
Single electron quantum tomography in quantum Hall edge channels
我们提出了一个量子层析成像协议来测量单电子相干量子霍尔边缘通道，因此第一次访问的单电子激发在弹道量子导体中传播的波函数。它的实现将开辟道路，单电子退相干的定量研究，并将提供一个定量的工具，分析单个到几个电子源。我们展示了如何使用超高灵敏度噪声测量方案来实现该协议。
2011-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Vector Field Visualization of Single-Qubit State Tomography
随着商用量子计算机的种类不断增加，对能够表征、验证和验证这些计算机的工具的需求也在不断增加。这项工作探讨了使用量子态层析成像来表征单个量子比特的性能，并开发了一个矢量场可视化来呈现结果。所提出的协议在模拟和IBM开发的量子计算硬件上进行了演示。结果识别了该硬件的标准模型中没有反映的量子比特性能特征，这表明有机会提高这些模型的准确性。所提出的量子比特评估协议作为免费的开源软件提供，以简化在其他量子计算设备上复制该过程的任务。
2022-05-05 quant-ph
Query-optimal unitary channel tomography in diamond distance with parallel access
The University of Hong Kong（香港大学）
针对并行查询下酉信道层析成像的效率问题，提出新协议以O(d²/ε)次并行查询达到金刚石距离ε精度，匹配下界，弥合并行与顺序策略差距，并优化了边界区域及费米子线性光学层析成像的查询复杂度。
2026-09-30 quant-ph
The concept of weak measurements and the super-efficiency of quantum tomography
考虑了基于洛伦兹变换和系统微扰的量子测量过程。在单量子比特的简单情况下，人们可以在布洛赫球上执行四维伪旋转以及普通的三维旋转。这些赝旋转类似于狭义相对论中的洛伦兹变换。本文还讨论了多量子比特系统的洛伦兹变换的推广。提出了基于洛伦兹变换的量子测量方案。它已被证明，这些协议停止形成单位的分解，可以是superefficient提供保真度高于任何POVM测量协议。然而，可以通过额外的测量操作员执行洛伦兹协议到POVM协议的补充。当初始混合态接近纯态时，该算符对应于态的弱微扰，而原来的Lorentz协议设置的是强微扰。结果，反馈提供了对将弱扰动引入到量子态的量子系统的有效控制。这项研究的结果对于控制量子信息技术的方法的发展至关重要。
2019-06-14 quant-ph
CQED quantum tomography of a microwave range
提出了一种测量任意量子态微波模旋转正交几率密度的方案，并进行了数值研究。该方案适用于CQED实验中使用的测量程序。该方法是基于测量的综合概率检测的原子-探针在顶部工作状态的原子飞行通过腔。当是一个正交相位时，找到了随机变量和的联系.该协议规定了相互作用时间、串联原子数等问题参数的选择规则。该方法包含单个拟合参数，该参数是在相干态正交分布的数值模拟过程中选择的。质量选择由Kolmogorov检验确定。计算方案的结果是与方法的仪器函数的卷积。示出了工具函数的参数。对实验装置的典型参数值进行了数值模拟，结果表明了所提出方法的有效性。
2015-10-12 quant-ph
