蒸馏-隐形传态协议用于容错量子随机存取存储器

该研究团队提出了一种容错实现逻辑量子随机存取存储器(QRAM)操作的协议,该协议利用专用噪声QRAM器件实现。针对规模为2ⁿ的经典存储器相干访问,该协议仅消耗多项式量级(n)的容错量子资源(逻辑门、逻辑量子比特、量子纠错周期等),无需对QRAM设备所有Ω(2ⁿ)组件执行主动纠错。这是首次通过严谨概念验证表明:专用噪声QRAM设备可用于实现容错量子算法,且设备保真度最低仅需1/poly(n)。该协议通过poly(n)次查询噪声QRAM设备,制备n比特QRAM资源态序列,并将其转移至通用poly(n)规模处理器进行量子纠错编码、提纯后,通过容错量子隐形传态进入计算过程。为此,研究人员开发了一种新型门高效的量子纯度放大流式算法,该算法在广泛参数范围内匹配最优样本复杂度,具有独立研究价值。这种容错量子资源的指数级缩减需付出经典计算复杂度的指数级代价:协议的n次迭代中,每次都需要自适应更新2ⁿ规模的经典数据集,并为噪声QRAM设备提供更新数据集的访问权限。虽然该工作证明QRAM与容错量子计算的兼容性超出既往认知,但显著的经典计算复杂度需求揭示了实现真正poly(n)成本容错QRAM可能存在根本性限制。

量科快讯