Xanadu 通过稠密编码将量子只读存储器成本降低约 4 倍

在 arXiv 上发表的两篇研究论文中，Xanadu 首席量子科学家 Danial Motlagh 和共同作者 Matthew Pocrnic 展示了一种算法技术，该技术将量子只读存储器 (QROM) 的非 Clifford 门成本与长期的行业基准相比降低了近 4 倍。

QROM 是用于将经典数据（如分子哈密顿量或金融矩阵）加载到容错量子算法中的基础子程序。由于在实际应用中，表查找占了 Toffoli 门开销的大部分，因此降低 QROM 成本可直接缩减硬件运行时间和量子比特需求。

Xanadu 通过两项核心创新实现了约 4 倍的缩减：

1. 顺序比特包和 SelectCopy（2026年5月）： 通过用复制取代受控交换，并重叠连续的数据传递，领先的 Toffoli 门成本被削减了一半，在使用借用的“脏”工作区量子比特的情况下达到了净量子比特性能 (arXiv:2605.20334)。

2. Z 和 X 基底中的密集编码（2026年10月）： 新结构通过同时使用 Z 和 X 泡利基底，暂时将两个经典位写入单个脏量子比特中，从而使每次传递加载的数据量翻倍 (arXiv:2610.02321)。

对于标准的 32 位数据条目 (b = 32)，将密集编码与顺序比特包相结合，比传统的 SelectSwap 架构减少了 3.9 倍的 Toffoli 门，这意味着查表加载开销节省了 75%。

通俗易懂的解释

将大型查找表加载到量子计算机中就像逐行阅读一本厚厚的字典。多年来，量子算法使用一种称为 SelectSwap 的方法，该方法通过借用的内存量子比特，以缓慢的单行传递方式穿梭数据。Xanadu 首先将一次传递的结尾与下一次传递的开头重叠，将工作量减少了一半，然后引入了密集编码，通过使用量子比特的 Z 和 X 两个量子方向，同时将两条数据写入单个借用的量子比特中。结合起来，这些捷径将所需的量子门减少了近 4 倍，将复杂化学和物理模拟的硬件开销减少了高达 75%。

在 arXiv 此处查阅 2026年5月的论文，在 arXiv 此处查看 2026年10月的密集编码论文，并在 Danial Motlagh 的公告此处阅读开发者评论。

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