Những giao thức nào đã được đề xuất để thực hiện RAM lượng tử?

Vai trò quan trọng của bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) trong bối cảnh tính toán cổ điển khiến người ta tự hỏi làm thế nào người ta có thể khái quát khái niệm như vậy cho miền lượng tử.

Có thể cho rằng công việc đáng chú ý nhất (và đầu tiên?) Đề xuất một kiến ​​trúc QRAM hiệu quả là Giovannetti et al. 2007 . Trong tác phẩm này, người ta đã chứng minh rằng phương pháp "xô brigate" của họ cho phép truy cập vào nội dung của bộ nhớ với các phép toán , trong đó là số lượng khe cắm bộ nhớ. Đây là một cải tiến theo cấp số nhân đối với các phương pháp thay thế, đòi hỏi các hoạt động . Tuy nhiên, việc thực hiện kiến ​​trúc này rất không cần thiết từ quan điểm thực nghiệm.$\mathcal O(\log N)$$N$$\mathcal O(N^{\alpha})$

Đây có phải là cách duy nhất được biết để thực hiện QRAM không? Hoặc đã có những công trình lý thuyết khác theo hướng này? Nếu vậy, làm thế nào để họ so sánh (ưu và nhược điểm) với Giovannetti et al. đề nghị?

Một bản tóm tắt tốt về tình trạng hiện tại của QRAM (tính đến năm 2017) có thể được tìm thấy trong bài viết này , và so sánh nó với các phương pháp cổ điển có thể được tìm thấy trong bài nói chuyện này . Loại QRAM "xô lữ đoàn" của Jacannetti dường như vẫn là tốt nhất được biết đến, mặc dù có sửa đổi. Có những cảnh báo nghiêm trọng đối với việc sử dụng bất kỳ QRAM nào như vậy và không có giải pháp thay thế nào tránh được những điều này đã được đề xuất (ngoài việc sử dụng các máy tính cổ điển song song ồ ạt).

QRAM "xô lữ đoàn" mã hóa các vectơ -chiều tăng dần thành các qubit bằng cách sử dụng thời gian . Một kế hoạch thay thế với giảm thời gian đa thức đã được đề xuất trong bài viết này . Trong cả hai trường hợp, số lượng tài nguyên vật lý được sử dụng là theo cấp số nhân với số lượng qubit. Điều này có thể gây ra vấn đề hạn chế việc thực hiện và / hoặc tính hữu ích của chương trình.$N$ $d$$\log(Nd)$$\mathcal{O}(\log(Nd))$

Vấn đề phụ thuộc vào số lượng thành phần cần phải hoạt động cùng một lúc. Lý tưởng nhất là số lượng các thành phần hoạt động chỉ cần tuyến tính với số lượng qubit trong bộ nhớ. Tuy nhiên, thực hiện thực tế thường là xa lý tưởng.

Bài báo này , ví dụ, xem xét ảnh hưởng của tiếng ồn và kết luận rằng sự cần thiết phải sửa lỗi có thể loại bỏ bất kỳ lợi thế nào của số lượng nhỏ các thành phần hoạt động. Mức độ nghiêm trọng của vấn đề tiềm ẩn này phụ thuộc vào thuật toán nào đang được sử dụng bởi máy tính lượng tử, và do đó, bao nhiêu lần QRAM phải được truy vấn. Đối với số lượng truy vấn đa thức, có thể tránh được khả năng chịu lỗi hoàn toàn. Nhưng đối với các truy vấn siêu chính thức, chẳng hạn như đối với tìm kiếm của Grover, dường như rất cần dung sai.

Theo như so sánh với các khả năng khác, người ta đã lập luận rằng số lượng tài nguyên theo cấp số nhân của QRAM nên được so sánh với một kiến ​​trúc song song cổ điển với số lượng bộ xử lý theo cấp số nhân. Thuật toán lượng tử trông không tuyệt vời lắm với sự so sánh này. Như đã giải thích ở đây , một số thuật toán mà chúng tôi mong đợi việc tăng tốc lượng tử thực sự chậm hơn khi tính song song này được tính đến.

Mặc dù không chung chung về phạm vi, một đề xuất khác về việc đưa dữ liệu cổ điển vào các chồng chất cũng được đề xuất ở đây và vì vậy xứng đáng được đề cập.