Tomografía de Procesos Cuánticos Directa para Sistemas Qubit Arbitrarios Sin Estados Auxiliares

La tomografía de procesos cuánticos es un método eficaz para medir los parámetros del canal cuántico en el campo de la información cuántica. Sin embargo, la tomografía de procesos cuánticos estándar (SQPT) no puede obtener elementos de matriz de proceso tan específicos como se desee porque requiere un algoritmo de reconstrucción global. La tomografía cuántica directa puede utilizarse para obtener elementos de matriz específicos de interés sin necesidad de un algoritmo de reconstrucción global. Por lo tanto, la tomografía cuántica de procesos directa (DQPT) ha atraído una amplia atención. Se ha propuesto recientemente DQPT basada en mediciones débiles. Sin embargo, estados auxiliares adicionales y procesos de post-selección son necesarios en estos esquemas, lo que aumenta la complejidad de los experimentos prácticos y reduce la utilización de recursos de medición. En este estudio, se propone un protocolo DQPT sin la asistencia de estados de puntero, lo que reduce la complejidad de los experimentos prácticos. Posteriormente, el esquema se generaliza a sistemas qubit arbitrarios y se realiza experimentalmente el protocolo en un sistema de resonancia magnética nuclear (RMN) proporcionado por una plataforma cuántica en la nube. Finalmente, considerando que cuando los recursos qubit son insuficientes, se utiliza un estado coherente superpuesto como el estado de puntero para completar la caracterización directa de un proceso cuántico. El protocolo de medición es fácilmente escalable e integrable, sentando las bases para la tomografía directa en un chip.