論文の概要: Two-level Quantum Walkers on Directed Graphs II: An Application to qRAM
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.08709v3
- Date: Tue, 13 Dec 2022 08:12:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 08:55:49.634246
- Title: Two-level Quantum Walkers on Directed Graphs II: An Application to qRAM
- Title（参考訳）: 方向性グラフ上の2レベル量子ウォーカー II:qRAMへの応用
- Authors: Ryo Asaka, Kazumitsu Sakai, Ryoko Yahagi
- Abstract要約: 量子ランダムアクセスメモリ(qRAM)を物理的に実装する。
アドレス情報を持つデータは、量子ウォーカーに符号化される。
ウォーカーは完全なバイナリツリーを通り抜けてメモリセルにアクセスし、セルに格納されたデータをコピーする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This is the second paper in a series of two. Using a multi-particle
continuous-time quantum walk with two internal states, which has been
formulated in the first paper (arXiv:2112.08119), we physically implement a
quantum random access memory (qRAM). Data with address information are
dual-rail encoded into quantum walkers. The walkers pass through perfect binary
trees to access the designated memory cells and copy the data stored in the
cells. A roundabout gate allocated at each node serves as a router to move the
walker from the parent node to one of two child nodes, depending on the
internal state of the walker. In this process, the address information is
sequentially encoded into the internal states so that the walkers are
adequately delivered to the target cells. The present qRAM, which processes
$2^n$ $m$-qubit data, is implemented in a quantum circuit of depth
$O(n\log(n+m))$ and requires $O(n+m)$ qubit resources. This is more efficient
than the conventional bucket-brigade qRAM that requires $O(n^2+nm)$ steps and
$O(2^{n}+m)$ qubit resources for processing. Moreover, since the walkers are
not entangled with any device on the binary trees, the cost of maintaining
coherence can be reduced. Notably, by simply passing quantum walkers through
binary trees, data can be automatically extracted in a quantum superposition
state. In other words, any time-dependent control is not required.
- Abstract（参考訳）: これは、2つのシリーズの2番目の論文です。
2つの内部状態を持つ多粒子連続時間量子ウォーク(arXiv:2112.08119)を用いて、量子ランダムアクセスメモリ(qRAM)を物理的に実装する。
アドレス情報を持つデータは、量子ウォーカーに符号化される。
ウォーカーは完全なバイナリツリーを通過して指定されたメモリセルにアクセスし、セルに格納されたデータをコピーする。
各ノードに割り当てられたラウンドアバウトゲートは、ウォーカーの内部状態に応じて、ウォーカーを親ノードから2つの子ノードの1つに移動させるルータとして機能する。
この過程で、アドレス情報は内部状態に順次符号化され、歩行者がターゲットセルに適切に配信される。
現在、$2^n$$m$-qubitデータを処理するqRAMは、深さ$O(n\log(n+m))$の量子回路で実装され、$O(n+m)$ qubitリソースを必要とする。
これは、処理に$O(n^2+nm)$ステップと$O(2^{n}+m)$キュービットリソースを必要とする従来のバケットブリガドqRAMよりも効率的である。
また、歩行器は二分木上の装置と絡み合わないため、コヒーレンスを維持するコストを低減できる。
特に、量子ウォーカーを二分木に渡すだけで、量子重ね合わせ状態で自動的にデータを抽出できる。
言い換えれば、時間に依存した制御は不要である。
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