Kuantum RAM'leri uygulamak için hangi protokoller önerildi?

Klasik hesaplama bağlamında rasgele erişim anılarının (RAM'ler) hayati rolü, böyle bir kavramın kuantum alanına nasıl genelleştirilebileceğini merak etmeyi doğal kılar.

Etkili bir QRAM mimarisi öneren tartışmasız en önemli (ve ilk?) Çalışma Giovannetti ve ark. 2007 . Bu çalışmada "kova briket" yaklaşımlarının işlemleriyle belleğin içeriğine erişime izin verdiği gösterilmiştir; burada N , bellek yuvalarının sayısıdır. Bu, O ( N α ) operasyonları gerektiren alternatif yaklaşımlara göre üstel bir gelişmedir . Ancak bu mimariyi uygulamak, deneysel açıdan oldukça önemsizdir.$\mathcal O(\log N)$$N$$\mathcal O(N^{\alpha})$

Yukarıdakiler bir QRAM uygulamasının bilinen tek yolu mudur? Yoksa bu yönde başka teorik çalışmalar var mı? Eğer öyleyse, Giovannetti ve ark. Öneri?

(2017 itibariyle) QRAM mevcut durumu hakkında iyi bir özeti bulunabilir Bu yazıda , klasik yöntemlerle arasındaki bir karşılaştırma bulunabilir bu konuşma . Giovannetti tipi "kepçe tugayı" QRAM , değişiklikler olmasına rağmen hala bilinen en iyi gibi görünüyor. Böyle bir QRAM kullanımı konusunda ciddi uyarılar vardır ve bunlardan kaçınmak için henüz bir alternatif önerilmemiştir (büyük ölçüde paralelleştirilmiş klasik bilgisayarlar kullanmak dışında).

Üst üste de "kova ekipleri" QRAM kodlar $N$ $d$ içine boyutlu vektörleri $\log(Nd)$ kullanılarak qubits $\mathcal{O}(\log(Nd))$ bir zaman. Bu yazıda polinom zaman azalması ile alternatif bir şema önerilmiştir . Her iki durumda da, kullanılan fiziksel kaynak sayısı kubit sayısıyla üsteldir. Bu, programın uygulanmasını ve / veya kullanışlılığını sınırlayan sorunlara neden olabilir.

Sorun, aynı anda kaç bileşenin etkin olması gerektiğine bağlıdır. İdeal olarak, aktif bileşenlerin sayısının sadece bellekteki kubit sayısıyla doğrusal olması gerekir. Ancak, gerçek uygulamalar genellikle ideal olmaktan uzaktır.

Örneğin bu makale gürültünün etkilerine bakmakta ve hata düzeltme ihtiyacının az sayıda aktif bileşenin avantajlarını ortadan kaldırabileceği sonucuna varmaktadır. Bu potansiyel sorunun şiddeti, kuantum bilgisayarı tarafından hangi algoritmanın kullanıldığına ve dolayısıyla QRAM'ın kaç kez sorgulanması gerektiğine bağlıdır. Polinom sayıda sorgu için tam hata toleransından kaçınılabilir. Ancak Grover'ın araştırması gibi süperpolinom sorgular için tam tolerans gerekli görünüyor.

Diğer olasılıklara kıyasla, QRAM için üstel kaynak sayısının, üstel sayıda işlemciye sahip klasik bir paralel mimari ile karşılaştırılması gerektiği ileri sürülmüştür. Kuantum algoritması bu karşılaştırma ile pek iyi görünmüyor. As açıkladı Burada , bazı algoritmalar kendisi için biz bu paralellik dikkate alındığında bir kuantum hızlanma aslında yavaştır bekliyoruz.

Kapsam açısından genel olmasa da, burada klasik verileri süperpozisyonlara koymak için başka bir teklif de önerildi ve bu yüzden bir sözü hak ediyor.