量子态与SPAM噪声同步层析成像的通用框架

我们提出了一种用于量子态与测量噪声同步层析成像的通用去噪算法。该算法使我们能够完整刻画任意量子系统中存在的态制备与测量（SPAM）误差。我们的方法基于对由酉操作诱导的线性算子空间性质的分析。给定任意带有噪声测量装置的量子系统，我们的方法可以输出该量子态以及探测器的噪声矩阵，直至一个单一的规范自由度。我们证明了这一规范自由度在一般情况下不可避免，但可利用关于态或噪声性质的先验知识普遍打破该简并，从而在无噪声强度假设的前提下为若干类态-噪声组合固定规范。此类组合包括带有任意相关误差的纯量子态，以及带有分块独立误差的任意态。该框架可进一步利用关于实验设置的可用先验信息，系统性地减少态与噪声探测所需的观测与测量次数。我们的方法有效地推广了现有的问题求解方案，并将文献中考虑的常见设置（要求不相关或可逆噪声矩阵，或特定探针态）作为特例包含在内。