論文の概要: Quantum Memory: A Missing Piece in Quantum Computing Units

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.14432v2
• Date: Thu, 2 Nov 2023 18:14:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-06 17:18:06.512652
• Title: Quantum Memory: A Missing Piece in Quantum Computing Units
• Title（参考訳）: 量子メモリ: 量子コンピューティングユニットの欠落部分
• Authors: Chenxu Liu, Meng Wang, Samuel A. Stein, Yufei Ding, Ang Li
• Abstract要約: 量子メモリデバイスの完全な設計スタックビューを提供する。 乱数アクセス量子メモリ(RAQM)と乱数アクセスメモリ(QRAM)の2種類の量子メモリデバイスについて概説する。 これらのデバイス上に構築された量子メモリユニットは、量子メモリユニットの構築、量子キャッシュ、量子バッファ、量子入出力モジュールのQRAMの使用など、コンピューティングアーキテクチャにおける量子メモリユニットである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.256454991183702
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Memory is an indispensable component in classical computing systems. While the development of quantum computing is still in its early stages, current quantum processing units mainly function as quantum registers. Consequently, the actual role of quantum memory in future advanced quantum computing architectures remains unclear. With the rapid scaling of qubits, it is opportune to explore the potential and feasibility of quantum memory across different substrate device technologies and application scenarios. In this paper, we provide a full design stack view of quantum memory. We start from the elementary component of a quantum memory device, quantum memory cells. We provide an abstraction to a quantum memory cell and define metrics to measure the performance of physical platforms. Combined with addressing functionality, we then review two types of quantum memory devices: random access quantum memory (RAQM) and quantum random access memory (QRAM). Building on top of these devices, quantum memory units in the computing architecture, including building a quantum memory unit, quantum cache, quantum buffer, and using QRAM for the quantum input-output module, are discussed. We further propose the programming model for the quantum memory units and discuss their possible applications. By presenting this work, we aim to attract more researchers from both the Quantum Information Science (QIS) and classical memory communities to enter this emerging and exciting area.
• Abstract（参考訳）: メモリは古典コンピューティングシステムにおいて必須のコンポーネントである。 量子コンピューティングの開発はまだ初期段階だが、現在の量子処理ユニットは主に量子レジスタとして機能する。 したがって、将来の量子コンピューティングアーキテクチャにおける量子メモリの実際の役割は未だ不明である。 量子ビットの急速なスケーリングにより、異なる基板デバイス技術とアプリケーションシナリオにわたる量子メモリの可能性と実現可能性を探ることが必須である。 本稿では、量子メモリの完全な設計スタックビューを提供する。 まず、量子メモリデバイス、量子メモリセルの基本コンポーネントから始めます。 量子メモリセルへの抽象化を提供し、物理プラットフォームのパフォーマンスを測定するためのメトリクスを定義します。 アドレス指定機能と組み合わせることで、ランダムアクセス量子メモリ(raqm)と量子ランダムアクセスメモリ(qram)の2種類の量子メモリデバイスをレビューする。 これらのデバイス上に構築された量子メモリユニットは、量子メモリユニットの構築、量子キャッシュ、量子バッファ、量子入出力モジュールのQRAMの使用など、コンピューティングアーキテクチャにおける量子メモリユニットである。 さらに,量子メモリユニットのプログラミングモデルを提案し,その応用可能性について考察する。 本研究は、量子情報科学(QIS)と古典記憶コミュニティの両方の研究者を惹きつけ、この新興でエキサイティングな分野に参入させることを目的としている。

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