論文の概要: Parallelising the Queries in Bucket Brigade Quantum RAM
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.09340v2
- Date: Wed, 29 Jul 2020 05:16:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-02 11:39:13.200241
- Title: Parallelising the Queries in Bucket Brigade Quantum RAM
- Title（参考訳）: Bucket Brigade量子RAMにおけるクエリの並列化
- Authors: Alexandru Paler, Oumarou Oumarou, Robert Basmadjian
- Abstract要約: 量子アルゴリズムは、しばしばデータベースのような方法で格納された情報にアクセスするために量子RAM(QRAM)を使用する。
本稿では,Clifford+Tゲートの並列性を利用して,効率的なクエリ時間を大幅に短縮する手法を提案する。
理論的には、フォールトトレラントバケットの量子RAMクエリは古典的なRAMの速度とほぼ一致する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 69.43216268165402
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum algorithms often use quantum RAMs (QRAM) for accessing information
stored in a database-like manner. QRAMs have to be fast, resource efficient and
fault-tolerant. The latter is often influenced by access speeds, because
shorter times introduce less exposure of the stored information to noise. The
total execution time of an algorithm depends on the QRAM access time which
includes: 1) address translation time, and 2) effective query time. The bucket
brigade QRAMs were proposed to achieve faster addressing at the cost of
exponentially many ancillae. We illustrate a systematic method to significantly
reduce the effective query time by using Clifford+T gate parallelism. The
method does not introduce any ancillae qubits. Our parallelisation method is
compatible with the surface code quantum error correction. We show that
parallelisation is a result of advantageous Toffoli gate decomposition in terms
of Clifford+T gates, and after addresses have been translated, we achieve
theoretical $\mathcal{O}(1)$ parallelism for the effective queries. We conclude
that, in theory: 1) fault-tolerant bucket brigade quantum RAM queries can be
performed approximately with the speed of classical RAM; 2) the exponentially
many ancillae from the bucket brigade addressing scheme are a trade-off cost
for achieving exponential query speedup compared to quantum read-only memories
whose queries are sequential by design. The methods to compile, parallelise and
analyse the presented QRAM circuits were implemented in software which is
available online.
- Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムは、しばしばデータベースのような方法で格納された情報にアクセスするために量子RAM(QRAM)を使用する。
QRAMは高速で、リソース効率が良く、フォールトトレラントでなければなりません。
後者はアクセス速度に影響されることが多く、より短い時間で保存された情報がノイズに曝されることが少なくなる。
アルゴリズムの実行時間は、以下を含むQRAMアクセス時間に依存する。
1)翻訳の時間、及び
2) 効率的な問い合わせ時間。
バケット旅団のqramは指数関数的に多数のアンシラエのコストでより高速な対処を達成するために提案された。
本稿では,Clifford+Tゲート並列処理を用いて,効率的なクエリ時間を大幅に短縮する手法を提案する。
この方法はアンシラエキュービットを一切導入しない。
並列化法は表面符号の量子誤差補正と互換性がある。
並列化は Clifford+T ゲートのトフォリゲート分解の利点の結果であり、アドレスが変換された後、有効なクエリに対して理論的な$\mathcal{O}(1)$並列化を実現する。
私たちは、理論上、次のように結論付けます。
1) 耐故障性バケット型量子RAMクエリは、古典的なRAMの速度とほぼ一致させることができる。
2)バケット旅団アドレッシング方式の指数関数型アンシラエは,クエリが逐次的に順序付けされる量子読み取り専用メモリと比較して,指数型クエリ高速化を実現するためのトレードオフコストである。
提案したQRAM回路のコンパイル,並列化,解析を行う方法は,オンラインで利用可能なソフトウェアで実装された。
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