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层析成像可以估计描述量子系统集合制备态（例如，偏振层析成像可确定一束相同制备光子束的偏振态）的密度矩阵。通常，无法将密度矩阵唯一分解为其纯态分量。Agarwal等人提出了一种协议，对于由任意两个量子比特纯态（具有任意概率）组成的混合态，观察者不仅可以推断密度矩阵，还能推断这些特定纯态及其权重的身份——附加条件是量子比特成对到达，且每对中的两个量子比特处于相同状态。该团队利用光子的偏振自由度实验演示了这种“从配对中学习”的概念。研究人员使用层析成像测量一系列单光子，并利用其到达时间信息在测量后将光子“配对”。由此，该团队能够推断光子的偏振态及其各自概率，并针对不同偏振态和概率比的各种选择进行了演示。最后，该团队研究了区分两组正交偏振态的不同等量混合物的能力。研究发现，大约10⁴个光子通常足以实现约0.9999的层析成像保真度。这足以区分同一混合态的两种不同制备方式，这两种制备方式中使用的纯态之间角度差异小于5度。