論文の概要: A distillation-teleportation protocol for fault-tolerant QRAM
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.20265v1
- Date: Mon, 26 May 2025 17:42:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-28 14:37:20.358194
- Title: A distillation-teleportation protocol for fault-tolerant QRAM
- Title（参考訳）: 耐故障性QRAMのための蒸留・蒸散プロトコル
- Authors: Alexander M. Dalzell, András Gilyén, Connor T. Hann, Sam McArdle, Grant Salton, Quynh T. Nguyen, Aleksander Kubica, Fernando G. S. L. Brandão,
- Abstract要約: 本稿では,論理量子乱数アクセスメモリ(QRAM)をフォールトトレラント実装するためのプロトコルを提案する。
古典的メモリサイズ2n$をコヒーレントにアクセスするために、我々のプロトコルは、フォールトトレラントな量子リソースをわずか$mathrmpoly(n)$で消費する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 95.99192129224721
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: We present a protocol for fault-tolerantly implementing the logical quantum random access memory (QRAM) operation, given access to a specialized, noisy QRAM device. For coherently accessing classical memories of size $2^n$, our protocol consumes only $\mathrm{poly}(n)$ fault-tolerant quantum resources (logical gates, logical qubits, quantum error correction cycles, etc.), avoiding the need to perform active error correction on all $\Omega(2^n)$ components of the QRAM device. This is the first rigorous conceptual demonstration that a specialized, noisy QRAM device could be useful for implementing a fault-tolerant quantum algorithm. In fact, the fidelity of the device can be as low as $1/\mathrm{poly}(n)$. The protocol queries the noisy QRAM device $\mathrm{poly}(n)$ times to prepare a sequence of $n$-qubit QRAM resource states, which are moved to a general-purpose $\mathrm{poly}(n)$-size processor to be encoded into a QEC code, distilled, and fault-tolerantly teleported into the computation. To aid this protocol, we develop a new gate-efficient streaming version of quantum purity amplification that matches the optimal sample complexity in a wide range of parameters and is therefore of independent interest. The exponential reduction in fault-tolerant quantum resources comes at the expense of an exponential quantity of purely classical complexity: each of the $n$ iterations of the protocol requires adaptively updating the $2^n$-size classical dataset and providing the noisy QRAM device with access to the updated dataset at the next iteration. While our protocol demonstrates that QRAM is more compatible with fault-tolerant quantum computation than previously thought, the need for significant classical computational complexity exposes potentially fundamental limitations to realizing a truly $\mathrm{poly}(n)$-cost fault-tolerant QRAM.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、特殊なノイズの多いQRAMデバイスへのアクセスを前提として、論理量子乱数アクセスメモリ(QRAM)の動作をフォールトトレラントに実装するプロトコルを提案する。
古典的メモリサイズ2^n$をコヒーレントにアクセスするために、我々のプロトコルはQRAMデバイスのすべての$\Omega(2^n)$コンポーネント上でアクティブなエラー補正を行う必要をなくすために、$\mathrm{poly}(n)$フォールトトレラントな量子リソース(論理ゲート、論理量子ビット、量子誤り訂正サイクルなど)のみを消費する。
これは、特殊なノイズの多いQRAMデバイスがフォールトトレラント量子アルゴリズムを実装するのに有用である、という厳密な概念実証である。
実際、装置の忠実度は1/\mathrm{poly}(n)$まで低くできる。
このプロトコルは、ノイズの多いQRAMデバイス$\mathrm{poly}(n)$ timesをクエリして$n$-qubit QRAMリソース状態のシーケンスを作成し、一般的な$\mathrm{poly}(n)$-sizeプロセッサに移動してQECコードにエンコードし、蒸留し、フォールトトレラントにテレポートする。
このプロトコルを支援するために,幅広いパラメータで最適なサンプル複雑性にマッチする新しいゲート効率の量子純度増幅法を開発した。
フォールトトレラントな量子リソースの指数的な減少は、純粋に古典的な複雑さの指数的な量の犠牲を伴い、プロトコルの$n$イテレーションはそれぞれ、2^n$サイズの古典的データセットを適応的に更新し、次のイテレーションで更新されたデータセットにアクセスするノイズの多いQRAMデバイスを提供する必要がある。
我々のプロトコルは、QRAMが従来考えられていたよりもフォールトトレラントな量子計算と互換性があることを実証しているが、古典的な計算複雑性の必要性は、真に$$\mathrm{poly}(n)$-costのフォールトトレラントなQRAMを実現するための、潜在的に基本的な制限を明らかにする。
関連論文リスト
- Heterogeneously error-corrected QRAMs [0.8057006406834466]
異種符号距離論理量子ビットを用いた表面符号誤り訂正QRAMを提案する。
我々の設計は、クエリ不忠実度を多元的に低減し、定常的なクエリ不忠実度スケーリングを実現することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-30T14:23:42Z) - The Power of Unentangled Quantum Proofs with Non-negative Amplitudes [55.90795112399611]
非負の振幅を持つ非絡み合った量子証明のパワー、つまり $textQMA+(2)$ を表すクラスについて研究する。
特に,小集合拡張,ユニークなゲーム,PCP検証のためのグローバルプロトコルを設計する。
QMA(2) が $textQMA+(2)$ に等しいことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-29T01:35:46Z) - Systems Architecture for Quantum Random Access Memory [0.6386668251980657]
量子ランダムアクセスメモリ(QRAM)は、量子クエリを実現するための有望なアーキテクチャである。
提案するQRAMの固有バイアスノイズレジリエンスを、NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)またはFTQC(Fault-Tolerant Quantum Computing)ハードウェア上で実装する方法を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-05T20:52:28Z) - Efficient and Error-Resilient Data Access Protocols for a Limited-Sized
Quantum Random Access Memory [7.304498344470287]
我々は、QRAMのサイズを増大させることなく、より大きなデータサイズへのアクセスに注力する。
そこで本研究では,QRAMレベルを$n$にすることなく,単語長がより大きいデータを読み込む新しいプロトコルを提案する。
データクエリプロセスの並列性を活用することで,O(n+k)$の時間複雑性を実現し,エラースケーリング性能を向上させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-09T12:21:18Z) - Universal qudit gate synthesis for transmons [44.22241766275732]
超伝導量子プロセッサを設計する。
本稿では,2量子共振共振ゲートを備えたユニバーサルゲートセットを提案する。
ノイズの多い量子ハードウェアのための$rm SU(16)$ゲートの合成を数値的に実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-08T18:59:53Z) - Quantum Gram-Schmidt Processes and Their Application to Efficient State
Read-out for Quantum Algorithms [87.04438831673063]
本稿では、生成した状態の古典的ベクトル形式を生成する効率的な読み出しプロトコルを提案する。
我々のプロトコルは、出力状態が入力行列の行空間にある場合に適合する。
我々の技術ツールの1つは、Gram-Schmidt正則手順を実行するための効率的な量子アルゴリズムである。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-14T11:05:26Z) - Parallelising the Queries in Bucket Brigade Quantum RAM [69.43216268165402]
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。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-21T14:50:03Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。