論文の概要: Experimental realization of the bucket-brigade quantum random access memory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.16682v1
• Date: Fri, 20 Jun 2025 01:54:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-23 19:00:05.305008
• Title: Experimental realization of the bucket-brigade quantum random access memory
• Title（参考訳）: バケット・ブリガド量子ランダムアクセスメモリの実験的実現
• Authors: Fanhao Shen, Yujie Ji, Debin Xiang, Yanzhe Wang, Ke Wang, Chuanyu Zhang, Aosai Zhang, Yiren Zou, Yu Gao, Zhengyi Cui, Gongyu Liu, Jianan Yang, Yihang Han, Jinfeng Deng, Anbang Wang, Zhihong Zhang, Hekang Li, Qiujiang Guo, Pengfei Zhang, Chao Song, Liqiang Lu, Zhen Wang, Jianwei Yin,
• Abstract要約: 超伝導量子プロセッサを用いた回路ベースのバケットブリガドQRAMを実験的に検討した。 この結果は、スケーラブルなQRAMアーキテクチャを実現するための超伝導量子プロセッサの可能性を強調した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.82752459211555
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum random access memory (QRAM) enables efficient classical data access for quantum computers -- a prerequisite for many quantum algorithms to achieve quantum speedup. Despite various proposals, the experimental realization of QRAM remains largely unexplored. Here, we experimentally investigate the circuit-based bucket-brigade QRAM with a superconducting quantum processor. To facilitate the experimental implementation, we introduce a hardware-efficient gate decomposition scheme for quantum routers, which effectively reduces the depth of the QRAM circuit by more than 30% compared to the conventional controlled-SWAP-based implementation. We further propose an error mitigation method to boost the QRAM query fidelity. With these techniques, we are able to experimentally implement the QRAM architectures with two and three layers, achieving query fidelities up to 0.800 $\pm$ 0.026 and 0.604$\pm$0.005, respectively. Additionally, we study the error propagation mechanism and the scalability of our QRAM implementation, providing experimental evidence for the noise resilience nature of the bucket-brigade QRAM architecture. Our results highlight the potential of superconducting quantum processors for realizing a scalable QRAM architecture.
• Abstract（参考訳）: 量子ランダムアクセスメモリ(QRAM)は、量子コンピュータの効率的な古典的データアクセスを可能にする。 様々な提案があったが、QRAMの実験的実現はほとんど未検討のままである。 本稿では,超伝導量子プロセッサを用いた回路ベースのバケットブリガドQRAMについて実験的に検討する。 実験的な実装を容易にするため,量子ルータのハードウェア効率の良いゲート分解方式を導入し,従来の制御SWAP実装と比較してQRAM回路の深さを30%以上削減する。 さらに,QRAMクエリの忠実度を高めるための誤り低減手法を提案する。 これらの手法により、2層と3層でQRAMアーキテクチャを実験的に実装し、それぞれ0.800$\pm$0.026および0.604$\pm$0.005までクエリフィコリティを実現することができる。 さらに,QRAM実装の誤り伝搬機構とスケーラビリティについて検討し,バケットブリガドQRAMアーキテクチャの耐雑音性に関する実験的証拠を提供する。 この結果は、スケーラブルなQRAMアーキテクチャを実現するための超伝導量子プロセッサの可能性を強調した。

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