論文の概要: Quantum Random Access Memory Implementation Using Photon-Photon Interaction in Rydberg Atomic Ensemble
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.11333v1
- Date: Thu, 10 Sep 2026 10:08:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 23:53:35.301381
- Title: Quantum Random Access Memory Implementation Using Photon-Photon Interaction in Rydberg Atomic Ensemble
- Title（参考訳）: ライドバーグ原子集合における光子-光子相互作用を用いた量子ランダムアクセスメモリの実装
- Abstract要約: 量子ランダムアクセスメモリ(qRAM)は、量子機械学習におけるデータのロードボトルネックを克服するために不可欠である。
伝統的なファンアウト設計では指数関数的なデコヒーレンス・ゲートが要求されるが、バケット・ブリガド・スキームは高いエラーを起こしやすいスイッチを必要とする。
能動ノードを位相符号化型量子ウォーカで根本的に置き換えるスケーラブルなqRAMアーキテクチャを提案する。
- 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: Quantum random access memory (qRAM) is crucial for overcoming data-loading bottlenecks in quantum machine learning; however, current physical implementations face severe scalability constraints. Traditional fanout designs demand exponential decoherence-prone gates, while bucket-brigade schemes require highly error-prone active switches. Motivated by these limitations, we propose a scalable qRAM architecture that fundamentally replaces active nodes with phase-encoded quantum walkers. Our methodology maps a discrete-time quantum walk onto a cavity quantum electrodynamics framework utilizing an electromagnetically induced transparency (EIT)-based Rydberg atomic ensemble. Inside hollow-core waveguides, strong Rydberg dipole-dipole interactions and a solenoidal magnetic field create a robust routing operator. This operator imparts precise, polarization-dependent phase shifts, steering circularly polarized probe pulses to target memory cells. Our results demonstrate that operating within a strong control field regime suppresses emergent spatial attenuation, ensuring cumulative transmission probabilities for highly scaled memory addresses. Ultimately, this parallelized architecture successfully optimizes spatial resources to static gates and temporal complexity to an optimal logarithmic scale of $\mathcal{O}(n\log(n+m))$ by requiring $\mathcal{O}(n+m)$ physical walkers, establishing a practical, fault-tolerant hardware pathway for advanced quantum computation implementations.
- Abstract（参考訳）: 量子ランダムアクセスメモリ(qRAM)は、量子機械学習においてデータローディングのボトルネックを克服するために不可欠である。
伝統的なファンアウト設計では指数関数的なデコヒーレンス・ゲートが要求されるが、バケット・ブリガド・スキームは高いエラーを起こしやすいスイッチを必要とする。
これらの制限により、能動ノードを位相符号化量子ウォーカに置き換えるスケーラブルなqRAMアーキテクチャを提案する。
本手法は,電磁誘導透過(EIT)に基づくRydberg原子アンサンブルを用いて,離散時間量子ウォークを空洞量子力学の枠組みにマッピングする。
中空コア導波路の内部では、強いリドバーグ双極子-双極子相互作用とソレノイド磁場が堅牢なルーティング演算子を生成する。
この演算子は、正確に偏光依存性の位相シフトを与え、円形偏光プローブパルスを標的メモリセルに操る。
以上の結果から,強い制御領域内での動作は空間減衰を抑制し,高スケールメモリアドレスの累積伝送確率を確保することが示唆された。
究極的には、この並列化アーキテクチャは空間資源を静的ゲートに最適化し、時間的複雑さを最適対数スケールの$\mathcal{O}(n\log(n+m))$に最適化する。
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