量子隨機存取記憶體（QRAM）常被視為讓量子演算法以「相干」方式讀取資料的潛在工具；也就是說，資料存取過程不應破壞量子疊加態。真正困難之處，在於如何建立一套由量子地址控制、又能保存量子狀態的路由網路。

本源量子、中國科學技術大學與合作夥伴，近日在合肥的「本源悟空」超導量子處理器上展示了這項關鍵路由原語：量子資訊可在實體、地址控制的桶式接力（bucket-brigade）網路中相干地被導向不同路徑。19

這次真正做到了什麼？

研究團隊展示的是一個用於桶式接力 QRAM 的相干、確定且可逆量子路由器。重點不在以傳統控制訊號模擬「往左或往右」的決策，而是讓實際的路由元件依據量子地址，把量子狀態送往對應的輸出路徑。1

團隊將三個各自校準的路由器整合為兩層二元樹：第一層的一個路由器，將狀態導向第二層的兩個路由器之一。兩層結構雖小，卻是最小能真正呈現「級聯分支」的網路配置，而不只是單一元件測試。19

數字該怎麼看：傳輸效率不等於保真度

研究報告中的兩項指標意義不同：

• 傳輸效率：資訊是否成功從輸入端到達輸出端。
• 隨機存取保真度：輸出端取回的量子狀態，與目標狀態有多接近。

配置	傳輸效率	隨機存取保真度
單一路由器	最高 98%	95.74%；另有報導採約 94.8% 的平均值17
兩層級聯網路	約 93%	平均 82.4%17

兩層網路仍維持不錯的傳輸效率，但保真度由單一路由器的水準降至 82.4%。這正反映了量子系統的核心難題：當量子狀態必須連續通過多次受控路由操作，誤差會逐步累積。1

路由器如何運作？把 transmon 擴充成 qutrit

一般超導量子電路通常把 transmon 視為二能階量子位元。不過，這項設計動用了 transmon 的輔助能階，使其實際扮演三能階系統（qutrit）；研究人員再用微波脈衝施加條件式交互作用，將輸入量子狀態導向兩條路徑中的其中一條。1

團隊採用一種「躍遷複合閘」方法，目標是避免把路由功能拆解成冗長的一連串標準單量子位元與雙量子位元閘。電路愈深，控制誤差累積愈多，量子態暴露在退相干影響下的時間也愈長；因此，減少操作深度是實作路由器的實際關鍵。1

用非相鄰能階抓出部分錯誤

地址資訊被編碼在 qutrit 中非相鄰的 (|0⟩) 與 (|2⟩) 狀態；中間的 (|1⟩) 則不承載地址。若發生某些洩漏或控制錯誤，系統可能落入 (|1⟩)，因而提供一個錯誤旗標。研究人員可透過**後選（post-selection）**丟棄這些已被標記的實驗輪次。1

這類方法是近程量子硬體常見的誤差緩解：它不需配置大量額外的錯誤校正量子位元，便能提高被保留結果的品質。但它不是確定性的錯誤校正；被丟棄的輪次會降低可用成功率，因此無法取代未來大規模系統所需的容錯量子錯誤校正。1

為何從兩層擴至四層、八層特別難？

將網路由兩層增加到四層或八層，絕非單純複製已展示的電路。桶式接力架構本質上是一棵二元樹：深度為 d 時，大約需要 (2^d) 個記憶體端點與 (2^d - 1) 個路由節點；原始的桶式接力提案即是在這些節點使用 qutrit。

這表示擴展不只需要更多元件，還必須同時解決：大量路由器的可靠校準、晶片連接拓撲、微波脈衝的精密同步、串擾與洩漏控制，以及較長路徑上的相干性維持。每增加一層，也會疊加不完美路由操作造成的損失；單一路由器與兩層網路的保真度落差，已經呈現這種趨勢。1

架構本身也存在取捨。桶式接力 QRAM 的查詢時間可望隨記憶體規模呈對數成長，但若有 (N) 個記憶體單元，仍需要 (O(N)) 的空間資源；要建造非常大的系統，硬體成本依然可觀。

是重要里程碑，不是商用 QRAM 已到來

較精準的解讀是：這項實驗完成了超導硬體上的系統級驗證，證明獨立建造的路由器可以串接成真實的分支網路，並進行相干、可逆、量子地址控制的量子資料搬運。這正是桶式接力 QRAM 所需的關鍵能力。19

不過，它不代表大型、實用或可商業部署的 QRAM 已經成熟。距離那一步，仍須大幅增加硬體規模、降低累積誤差、建立可擴展的控制與讀出系統，並導入容錯能力。這次成果是量子記憶體路由的重要實驗進展，同時也清楚凸顯後續工程挑戰的龐大。1

量子隨機存取記憶體（QRAM）常被視為讓量子演算法以「相干」方式讀取資料的潛在工具；也就是說，資料存取過程不應破壞量子疊加態。真正困難之處，在於如何建立一套由量子地址控制、又能保存量子狀態的路由網路。

本源量子、中國科學技術大學與合作夥伴，近日在合肥的「本源悟空」超導量子處理器上展示了這項關鍵路由原語：量子資訊可在實體、地址控制的桶式接力（bucket-brigade）網路中相干地被導向不同路徑。19

這次真正做到了什麼？

研究團隊展示的是一個用於桶式接力 QRAM 的相干、確定且可逆量子路由器。重點不在以傳統控制訊號模擬「往左或往右」的決策，而是讓實際的路由元件依據量子地址，把量子狀態送往對應的輸出路徑。1

團隊將三個各自校準的路由器整合為兩層二元樹：第一層的一個路由器，將狀態導向第二層的兩個路由器之一。兩層結構雖小，卻是最小能真正呈現「級聯分支」的網路配置，而不只是單一元件測試。19

數字該怎麼看：傳輸效率不等於保真度

研究報告中的兩項指標意義不同：

• 傳輸效率：資訊是否成功從輸入端到達輸出端。
• 隨機存取保真度：輸出端取回的量子狀態，與目標狀態有多接近。

配置	傳輸效率	隨機存取保真度
單一路由器	最高 98%	95.74%；另有報導採約 94.8% 的平均值17
兩層級聯網路	約 93%	平均 82.4%17

兩層網路仍維持不錯的傳輸效率，但保真度由單一路由器的水準降至 82.4%。這正反映了量子系統的核心難題：當量子狀態必須連續通過多次受控路由操作，誤差會逐步累積。1

路由器如何運作？把 transmon 擴充成 qutrit

一般超導量子電路通常把 transmon 視為二能階量子位元。不過，這項設計動用了 transmon 的輔助能階，使其實際扮演三能階系統（qutrit）；研究人員再用微波脈衝施加條件式交互作用，將輸入量子狀態導向兩條路徑中的其中一條。1

團隊採用一種「躍遷複合閘」方法，目標是避免把路由功能拆解成冗長的一連串標準單量子位元與雙量子位元閘。電路愈深，控制誤差累積愈多，量子態暴露在退相干影響下的時間也愈長；因此，減少操作深度是實作路由器的實際關鍵。1

用非相鄰能階抓出部分錯誤

地址資訊被編碼在 qutrit 中非相鄰的 (|0⟩) 與 (|2⟩) 狀態；中間的 (|1⟩) 則不承載地址。若發生某些洩漏或控制錯誤，系統可能落入 (|1⟩)，因而提供一個錯誤旗標。研究人員可透過**後選（post-selection）**丟棄這些已被標記的實驗輪次。1

這類方法是近程量子硬體常見的誤差緩解：它不需配置大量額外的錯誤校正量子位元，便能提高被保留結果的品質。但它不是確定性的錯誤校正；被丟棄的輪次會降低可用成功率，因此無法取代未來大規模系統所需的容錯量子錯誤校正。1

為何從兩層擴至四層、八層特別難？

將網路由兩層增加到四層或八層，絕非單純複製已展示的電路。桶式接力架構本質上是一棵二元樹：深度為 d 時，大約需要 (2^d) 個記憶體端點與 (2^d - 1) 個路由節點；原始的桶式接力提案即是在這些節點使用 qutrit。

這表示擴展不只需要更多元件，還必須同時解決：大量路由器的可靠校準、晶片連接拓撲、微波脈衝的精密同步、串擾與洩漏控制，以及較長路徑上的相干性維持。每增加一層，也會疊加不完美路由操作造成的損失；單一路由器與兩層網路的保真度落差，已經呈現這種趨勢。1

架構本身也存在取捨。桶式接力 QRAM 的查詢時間可望隨記憶體規模呈對數成長，但若有 (N) 個記憶體單元，仍需要 (O(N)) 的空間資源；要建造非常大的系統，硬體成本依然可觀。

是重要里程碑，不是商用 QRAM 已到來

較精準的解讀是：這項實驗完成了超導硬體上的系統級驗證，證明獨立建造的路由器可以串接成真實的分支網路，並進行相干、可逆、量子地址控制的量子資料搬運。這正是桶式接力 QRAM 所需的關鍵能力。19

不過，它不代表大型、實用或可商業部署的 QRAM 已經成熟。距離那一步，仍須大幅增加硬體規模、降低累積誤差、建立可擴展的控制與讀出系統，並導入容錯能力。這次成果是量子記憶體路由的重要實驗進展，同時也清楚凸顯後續工程挑戰的龐大。1