Tomografía cuántica escalable para estados puros.

Abstract

En esta tesis introducimos un método eficiente de estimación de estados cuánticos en dimensión arbitraria. Este se basa en la medición del sistema utilizando un mínimo de 2 bases más la base computacional. En sistemas de n qubits, estas 2 bases son entrelazadas, por lo que también presentamos el método utilizando un mínimo de 2n + 1 bases sep arables. Luego el escalamiento del algoritmo es muy favorable en el número de qubits comparado con otros métodos de estimación. Realizamos simulaciones numéricas que muestran que el protocolo puede alcanzar una gran fidelidad de estimación para grandes dimensiones. Por ejemplo, al utilizar 21 bases separables en el espacio de Hilbert de 10 qubits se alcanzan fidelidades de 0.88. El uso de bases separables hace que nuestro método de estimación sea particularmente apropiado para aplicaciones en dispositivos cuánticos actuales, donde las compuertas entrelazadas son mucho menos precisas que las compuertas locales. Mostramos resultados experimentales usando uno de los procesadores cuánticos de IBM estimando estados GHZ de 4 qubits con una fidelidad superior a 0.88. Otros estados separables y entrelazados de 10 qubits alcanzan fidelidades del orden de 0.85 y 0.7, respectivamente.