Quais protocolos foram propostos para implementar RAMs quânticas?

O papel crucial das memórias de acesso aleatório (RAMs) no contexto da computação clássica torna natural se perguntar como é possível generalizar esse conceito no domínio quântico.

Provavelmente, o trabalho mais notável (e primeiro?) Propondo uma arquitetura QRAM eficiente é Giovannetti et al. 2007 . Neste trabalho, foi demonstrado que a abordagem "balde de balde" permite o acesso ao conteúdo da memória com operações , onde é o número de slots de memória. Essa é uma melhoria exponencial em relação a abordagens alternativas, que requerem operações . A implementação dessa arquitetura é altamente não trivial do ponto de vista experimental.$\mathcal O(\log N)$$N$$\mathcal O(N^{\alpha})$

A acima é a única maneira conhecida de implementar um QRAM? Ou houve outros trabalhos teóricos nessa direção? Se sim, como eles se comparam (prós e contras) com os de Giovannetti et al. proposta?

Um bom resumo sobre o estado atual do QRAM (a partir de 2017) pode ser encontrado neste artigo , e uma comparação dele com métodos clássicos pode ser encontrada nesta palestra . O QRAM do tipo "brigada de balde" Giovannetti ainda parece ser o melhor conhecido, embora existam modificações. Existem sérias advertências ao uso de qualquer QRAM, e ainda não foi proposta nenhuma alternativa que os evite (exceto o uso de computadores clássicos massivamente paralelizados).

O "balde" brigade codifica QRAM em sobreposição vectores de dimensão em qubits usando tempo. Um esquema alternativo com redução de tempo polinomial foi proposto neste artigo . Nos dois casos, o número de recursos físicos utilizados é exponencial com o número de qubits. Isso pode causar problemas que limitam a implementação e / ou utilidade do esquema.$N$ $d$$\log(Nd)$$\mathcal{O}(\log(Nd))$

O problema depende de quantos componentes precisam estar ativos ao mesmo tempo. Idealmente, o número de componentes ativos precisa ser linear apenas com o número de qubits na memória. No entanto, as implementações reais geralmente estão longe do ideal.

Este artigo , por exemplo, analisa os efeitos do ruído e conclui que a necessidade de correção de erros pode remover quaisquer vantagens do pequeno número de componentes ativos. A gravidade desse problema potencial depende de qual algoritmo está sendo usado pelo computador quântico e, portanto, quantas vezes o QRAM deve ser consultado. Para um número polinomial de consultas, a tolerância total a falhas pode ser evitada. Mas para consultas superpolinomiais, como para a pesquisa de Grover, parece ser necessária tolerância total.

Quanto à comparação com outras possibilidades, argumentou-se que o número exponencial de recursos para o QRAM deve ser comparado a uma arquitetura paralela clássica com um número exponencial de processadores. O algoritmo quântico não parece tão bom com essa comparação. Como explicado aqui , alguns algoritmos para os quais esperamos uma aceleração quântica são realmente mais lentos quando esse paralelismo é levado em consideração.

Embora não tenha um escopo tão geral, outra proposta para colocar dados clássicos em superposições também foi proposta aqui e, portanto, merece uma menção.