
Una imagen reconstruida de un estado cuántico a partir de múltiples mediciones.Una instantánea cuántica es una imagen reconstruida de un estado cuántico, construida a partir de muchas mediciones individuales. A diferencia de una fotografía clásica que captura un momento único, un estado cuántico no puede observarse directamente sin perturbarlo. En su lugar, los investigadores realizan mediciones repetidas sobre sistemas preparados de manera idéntica, cada una de las cuales proporciona una pieza parcial de información, y luego combinan estas piezas para inferir el estado cuántico completo. Este proceso se conoce como tomografía de estado cuántico.
La tomografía de estado cuántico fue introducida en la década de 1970, con trabajos teóricos tempranos de Ulrich Fano y formulaciones prácticas de otros en los años 1980. El término 'tomografía' fue tomado de la imagenología médica, reflejando la idea de reconstruir un todo a partir de muchas proyecciones.
La reconstrucción se basa en medir el sistema en diferentes bases (por ejemplo, posición, momento o espín a lo largo de varios ejes). Cada medición proporciona una distribución de probabilidad que restringe el estado posible. Al recolectar suficiente estadística a través de bases complementarias, se puede resolver la matriz de densidad, el objeto matemático que describe completamente el estado cuántico. El resultado es una 'instantánea' que captura tanto las amplitudes como las fases de los componentes del estado.
Las instantáneas cuánticas son esenciales para verificar computadoras cuánticas y protocolos de comunicación cuántica, donde se debe confirmar que un dispositivo produce el estado cuántico deseado.
Una instantánea cuántica de la polarización de un solo fotón requiere medirlo en al menos tres bases diferentes, pero el fotón se destruye en el proceso, por lo que la instantánea es siempre una reconstrucción estadística, nunca una imagen directa.


