衡量多复位态读取质量：超越分配保真度的基准测试

量子两能级系统（qubit）的精确测量是发展量子计算机的关键。过去十年来，针对超导量子比特的读取程序基准测试标准一直是分配保真度（assignment fidelity）。然而，该方法仅关注计算基态的准备，不提供读取的完整表征。本文扩展研究范围，采用探测器态积累（detector tomography）对超导 transmon 量子比特的多比特读取进行完整表征。我们研究了不同的读取参数对信息提取率的影响，采用量子态重构不完整性（quantum state reconstruction infidelity）作为代理指标。结果与分配保真度进行比较，显示在可分离两比特态时两者具有良好一致性。我们因此提出，以不完整性收敛速率作为分配保真度的验证工具，以及更全面的单比特和多比特读取优化基准。为充分利用实验资源，我们研究在单比特和两比特实验中，探测器态积累与量子态重构在有限shot预算下的最优分配方式。针对三比特门日益增长的兴趣以及验证工具的可扩展性，我们进行了三比特量子态态积累，该方法超越了传统的读取误差缓解方法，实现了量子不完整性降低了约30倍。我们的结果表明，量子读取相关性并非源于显著降低的态可辨识性。因此，相关系数可作为量子读取优化中的有价值工具。