La probabilité que le résultat classique renvoyé par un dispositif de mesure corresponde à l'état quantique réel ou à la population de l'état propre mesuré, moyennée sur une distribution de préparations donnée.

Principe

La fidélité de lecture organise la fiabilité de la correspondance entre l'espace des états quantiques et les sorties classiques enregistrées ; elle quantifie les erreurs d'assignation stochastiques et le biais systématique dans le résultat numérisé final.

Démonstration

Lecture dispersive d'un seul qubit : préparer |0⟩ et |1⟩ de nombreuses fois, collecter les signaux analogiques, appliquer la règle d'assignation (seuil ou classifieur) et calculer la fraction d'assignations correctes. Si 98 % des préparations de |0⟩ sont enregistrées comme 0 et 97 % de |1⟩ comme 1, on rapporte souvent la fidélité de lecture moyenne 97,5 %.

Mauvaise application

Considérer la fidélité de lecture comme une mesure de performance des portes ou supposer qu'une fidélité de lecture rapportée est valable sous d'autres conditions de polarisation ou bases de mesure sans recharacterisation.

Conséquence

Une fidélité de lecture élevée réduit le biais en tomographie d'état, améliore l'extraction des syndromes pour la correction d'erreurs et resserre les intervalles de confiance en benchmarking ; elle fixe une borne inférieure sur l'infidélité de processus observable lorsque la mesure est l'étape finale.

Inversion

L'infidélité de lecture inverse la correspondance : une mauvaise assignation systématique ou une randomisation des sorties de mesure fait diverger les données enregistrées des populations d'états réelles et peut masquer des erreurs cohérentes de porte.

Limite

La fidélité de lecture concerne spécifiquement l'étape mesure-et-assignation (signal analogique → résultat classique) et exclut les contributions en amont dues à une préparation d'état imparfaite ou à des erreurs de porte, sauf indication contraire ; elle dépend de la base et du point de fonctionnement.

Tension sémantique

Le terme rivalise avec des notions voisines comme l'efficacité de mesure, l'erreur d'assignation et la fidélité QND ; une fidélité moyenne peut masquer des taux d'erreur asymétriques (faux positifs vs faux négatifs) importants pour de nombreux protocoles.

Synthèse

La fidélité de lecture mesure de manière concise la fiabilité avec laquelle un détecteur convertit un état quantique en l'étiquette classique correcte selon une procédure de préparation et d'assignation définie ; c'est une grandeur pragmatique, dépendante de la base et du point de fonctionnement, qu'il faut rapporter avec ses conditions opératoires et asymétries d'erreurs.