- 命题框(定义):QRAM 实现酉嵌入 |a⟩|0⟩ ↦ |a⟩|D_a⟩;由线性性 Σ_a α_a|a⟩|0⟩ ↦ Σ_a α_a|a⟩|D_a⟩——全部地址相干并行访问;必须是可逆酉演化,查询后反计算还原设备
- 推导步骤(桶链架构逐行):
1. 树与计数:深度 d = ⌈log₂N⌉ 的二叉树;内部路由器 1+2+⋯+2^{d−1} = N−1 个 qutrit(|w⟩ 等待 / |0⟩ 向左 / |1⟩ 向右)
2. 吸收操作:|a⟩_总线|w⟩_路由 ↦ |0⟩_总线|a⟩_路由——地址的量子信息完整搬进路由器(对叠加地址比特由线性性成立)
3. 三阶段态链:路由 Σα_a|a⟩_树|0⟩^⊗n_总线 → 读出 Σα_a|a⟩_树|D_a⟩_总线 → 反计算 (|w⟩^{⊗(N−1)})_树·Σα_a|a⟩_地址|D_a⟩
4. 深度计数:路由 d 步(地址逐位串行进入、每层一次吸收)+ 读出 O(d) + 反计算 O(d) → 单次查询深度 O(log N)
- 演算(N = 2¹⁰):d = 10;路由器 2¹⁰−1 = 1023 个;单次查询 ≈ 3×O(10) 步 vs 无 QRAM 逐项加载 O(N) = 1024
- 辨析行:基态地址只激活 O(log N) 个路由器,均匀叠加激活全部 N−1 个;深度论证不受影响——它来自"逐位串行、每层一次",不来自激活元件数
- 结果框:账本 = N−1 个 qutrit + N 个存储单元的 O(N) 硬件,换每次查询 O(log N) 深度