論文の概要: Universal Quantum Random Access Memory: A Data-Independent Unitary Construction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.12999v1
• Date: Mon, 15 Dec 2025 05:46:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.545216
• Title: Universal Quantum Random Access Memory: A Data-Independent Unitary Construction
• Title（参考訳）: Universal Quantum Random Access Memory: データに依存しないユニタリ構成
• Authors: Leonardo Bohac,
• Abstract要約: 本稿では、単一のデータ独立なユニタリ演算子を実現する量子ランダムアクセスメモリ(QRAM)の構成について述べる。 データ依存のユニタリを生成するルーティングベースのアプローチや回路手法とは異なり、Universal QRAMは量子制御信号として動作するメモリキュービットにデータをエンコードします。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a construction for Quantum Random Access Memory (QRAM) that achieves a single, data-independent unitary operator. Unlike routing-based approaches or circuit methods that yield data-dependent unitaries, our Universal QRAM encodes data in memory qubits that act as quantum control signals within a block-diagonal permutation structure. The key insight is that memory qubits serve as control signals, enabling coherent lookup when addresses are in superposition. For N addresses with K-bit data words, the construction requires $\log_2 N + K + NK$ qubits and decomposes into exactly $NK$ multi-controlled gates. We verify the construction for $N \in \{2, 4, 8, 16\}$ and $K \in \{1, 2, 3, 4\}$, confirming that the resulting unitary is a pure permutation matrix with zero error across all data configurations. This approach simplifies QRAM implementation by separating fixed circuit structure from variable data encoding.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、単一のデータ独立なユニタリ演算子を実現する量子ランダムアクセスメモリ(QRAM)の構成について述べる。 データ依存のユニタリを生成するルーティングベースのアプローチや回路手法とは異なり、Universal QRAMはブロック対角置換構造内の量子制御信号として動作するメモリキュービットにデータをエンコードします。 キーとなる洞察は、メモリキュービットが制御信号として機能し、アドレスが重畳されているときにコヒーレントなルックアップを可能にすることである。 Kビットのデータワードを持つNアドレスの場合、構成には$\log_2 N + K + NK$ qubitsが必要であり、正確に$NK$マルチコントロールゲートに分解される。 我々は、$N \in \{2, 4, 8, 16\}$と$K \in \{1, 2, 3, 4\}$の構成を検証する。 可変データエンコーディングから固定回路構造を分離することで,QRAMの実装を簡略化する。

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