論文の概要: Error-Corrected QRAM Queries with One-Fault-Tolerant \texttt{CSWAP} Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.17185v1
• Date: Mon, 12 Oct 2026 17:54:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-18 02:53:07.446415
• Title: Error-Corrected QRAM Queries with One-Fault-Tolerant \texttt{CSWAP} Gates
• Title（参考訳）: One-Fault-Tolerant \texttt{CSWAP} Gatesを用いた誤り訂正QRAMクエリ
• Abstract要約: 量子ランダムアクセスメモリ(QRAM)は、古典的なデータに対するコヒーレントなクエリを可能にする。 メモリに必要な(O(N))量子ビットは(N=2n)アドレスを持ち、QRAMはノイズに弱いように見える。 2つの相補的なコンポーネントを持つバケット・ブリガドQRAMのための低オーバーヘッド保護フレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9646283041207203
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum random-access memory (QRAM) enables coherent queries to classical data. However, the \(O(N)\) qubits required for a memory with \(N=2^n\) addresses make QRAM appear vulnerable to noise. Though bucket-brigade routing provides intrinsic noise resilience to reduce the error in QRAM, improving the fidelity of QRAM queries is still an important and challenging problem. We introduce a low-overhead protection framework for bucket-brigade QRAM with two complementary components. First, we propose a one-fault-tolerant repeat-until-success logical controlled-SWAP gate using the \([[4,2,2]]\) code under erasure noise channel. Interleaved erasure checks and local recovery correct every single erasure, so the leading logical failure probability is second order in the physical erasure error rates. Second, we exploit validity constraints of bucket-brigade routing to define local parity checks directly on the router states, without adding extra data qubits to create code redundancy. Under bit-flip noise, minimum-weight perfect matching with noiseless syndrome measurements corrects single interior faults, while open spatial boundaries retain a first-order contribution in the residual bit-flip rate. Monte Carlo simulations confirm quadratic suppression for the protected controlled-SWAP and improved depth scaling for decoded QRAM router-state snapshots. The two codes admit a concatenated realization in which the inner code supplies erasure protection and the outer code optionally corrects interior logical bit flips. Together, these results show how routing constraints and a protected non-Clifford routing gate can improve QRAM reliability under biased and erasure-dominant noise.
• Abstract（参考訳）: 量子ランダムアクセスメモリ(QRAM)は、古典的なデータに対するコヒーレントなクエリを可能にする。 しかし、メモリに必要な(O(N)\)量子ビットは、(N=2^n\)アドレスを持つため、QRAMはノイズに弱いように見える。 バケット・ブリガド・ルーティングはQRAMの誤差を低減するために固有のノイズ耐性を提供するが、QRAMクエリの忠実性を改善することは依然として重要かつ困難な問題である。 2つの相補的なコンポーネントを持つバケット・ブリガドQRAMのための低オーバーヘッド保護フレームワークを提案する。 まず, 消去ノイズチャネル下での符号([[4,2,2]]\)を用いて, 1フォールトトレラントなリピート・アンティル・サクセス論理制御SWAPゲートを提案する。 インターリーブド消去チェックと局所回復は1回の消去ごとに補正されるため、論理的失敗確率は物理消去誤差率の第2次である。 第二に、バケット・ブリガドルーティングの妥当性制約を利用して、ローカルパリティチェックをルータ状態に直接定義する。 ビットフリップノイズの下では、ノイズレスシンドローム測定による最小ウェイト完全マッチングが単一内部欠陥を補正する一方、空間境界は残差ビットフリップ率に一階の寄与を保っている。 モンテカルロシミュレーションは、保護されたSWAPの2次抑制と、復号化QRAMルータ状態スナップショットの深さスケーリングの改善を確認した。 2つの符号は、内符号が消去保護を供給し、外符号が任意に内部論理ビットのフリップを補正する連結実現を許容する。 これらの結果から, 分岐制約と保護された非クリフォードルーティングゲートが, バイアスや消去に支配的な雑音下でQRAMの信頼性を向上することを示す。

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