El conjunto combinado de procedimientos y operaciones que crean un estado cuántico deseado (preparación de estado) y luego lo sondean para producir resultados de medida clásicos (medición); comúnmente abreviado SPAM cuando se considera en conjunto.

Principio

La preparación y medición de estado forman las condiciones de contorno de un experimento: la preparación define la distribución de entrada de estados cuánticos y la medición proyecta o muestrea esa distribución para producir datos; los errores en cualquiera de las etapas confunden la caracterización de procesos intermedios.

Demostración

En benchmarking de puertas, preparar los estados de la base computacional con pulsos calibrados (preparación), aplicar la secuencia de puertas y luego realizar lectura single-shot y umbralización (medición). Los errores SPAM se manifiestan como desplazamientos en las curvas de referencia del randomized benchmarking o como sesgos en la tomografía.

Aplicación incorrecta

Asumir que las puertas son la única fuente de error y descuidar las contribuciones SPAM al interpretar reconstrucciones tomográficas o fidelidades de proceso; ajustar modelos que tratan los estados preparados y los operadores de medida como ideales cuando no lo son.

Consecuencia

Tener en cuenta explícitamente SPAM permite atribuir correctamente la infidelidad observada a puertas frente a operaciones de preparación/medición, permite usar protocolos robustos frente a SPAM y mejora las estimaciones de fidelidad para los umbrales de corrección de errores.

Inversión

Si la preparación y la medición son perfectas, las desviaciones observadas reflejan únicamente la dinámica intermedia (puertas, ruido); por el contrario, un SPAM deficiente puede enmascarar por completo o imitar errores de puertas y dinámicas.

Límite

El concepto SPAM cubre acciones que ocurren antes y después del proceso de interés (pulsos de inicialización, reset de estado, electrónica de lectura, asignación). Excluye errores que ocurren estrictamente durante el proceso probado (por ejemplo errores de control coherente dentro de una puerta) a menos que dichos errores influyan en las estadísticas de preparación/medición.

Tensión semántica

Existe tensión entre los métodos que intentan caracterizar SPAM por separado (tomografía de preparaciones y POVM) y los métodos que evitan la sensibilidad a SPAM por completo (protocolos que producen métricas invariantes a SPAM); cada enfoque intercambia exhaustividad por robustez.

Síntesis

Preparación y medición de estado definen conjuntamente cómo se inyecta y extrae la información cuántica en un experimento; son inseparables de la interpretación de datos y deben ser caracterizadas o mitigadas para realizar afirmaciones fiables sobre las operaciones cuánticas intermedias.