量子比特读取的广义优值

许多有前景的容错量子计算方案需要对量子比特（qubit）等二元可观测量进行重复的量子非破坏（QND）读取。常用的读取性能优值是单次重复中二元赋值的错误率。然而，已知该优值并不充分。实际上，真实世界的读取结果通常是模拟量而非二元量。因此，二元赋值丢弃了关于模拟量结果置信水平的重要信息。本文提出一种广义优值，可完整捕获模拟量读取结果中所含的信息。该优值是单次重复中模拟量读取结果统计所对应的 Chernoff 信息。与单次重复错误率不同，Chernoff 信息唯一确定了任意读取噪声下的渐近累积错误率。因此，实验中常见的非高斯读取噪声可用具有相同 Chernoff 信息的有效高斯噪声来描述。重要的是，研究表明这种普适描述在真实实验相关的小重复次数和非 QND 缺陷下依然成立。最后，利用 Chernoff 信息严格量化了模数转换所丢弃的信息量。这些结果为量子比特读取提供了统一框架，并应有助于跨平台优化和工程化近期量子器件。