Các thiết bị và các kết nối của chúng được sử dụng cùng với Bộ xử lý lượng tử là gì? Chúng có tương thích với các thiết bị phần cứng như Cache, RAM, Disks của các máy tính hiện tại không?
Câu trả lời:
Những gì bạn mô tả là máy tính hiện tại được gọi là kiến trúc von Neumann . Cách tiếp cận này là một trong nhiều cách để suy nghĩ về tính toán cổ điển và có những cách tiếp cận cổ điển khác có thể hoặc không thể có những khái quát liên quan đến điện toán lượng tử . Kiến trúc von Neumann dường như không có liên quan đến điện toán lượng tử , do khó khăn của nó từ cả phía lý thuyết và thực hiện.
Tuy nhiên, như tôi đã đề cập trên cstheory, có một bài viết về việc thực hiện kiến trúc lượng tử von Neumann. Họ thực hiện điều này thông qua các qubit siêu dẫn, tất nhiên việc thực hiện là rất nhỏ, chỉ có 7 phần lượng tử: hai qubit siêu dẫn, một bus lượng tử, hai bộ nhớ lượng tử và hai thanh ghi zeroing. Điều này cho phép CPU lượng tử của họ thực hiện các cổng một, hai, và ba qubit trên các qubit, và bộ nhớ cho phép các qubit (dữ liệu) được ghi, đọc và không. Việc thực hiện chồng chất lượng tử của các cổng là rất khó, và vì vậy chương trình được lưu trữ theo cách cổ điển.
Nhiều mô hình có khả năng của điện toán lượng tử sẽ được triển khai bao gồm: các mô hình dựa trên đo lường, tôpô và tính toán. Việc triển khai điển hình của các mô hình này trông giống như các thí nghiệm vật lý (chính là chúng!) So với máy tính. Một số chiến lược phổ biến để thực hiện bao gồm các ion bị bẫy, quang học lượng tử và mạch siêu dẫn.
Cách tiếp cận mạch đã được đặt trên các con chip và trên thực tế, D-Wave (một spin-off từ UBC ở Vancouver) tuyên bố đã chế tạo các máy tính giống như lượng tử sử dụng mô hình đáng tin cậy để thực hiện ủ mô phỏng lượng tử. Họ đã tìm cách bán chiếc máy tính này cho Lockheed Martin nhưng cách tiếp cận của họ đã gặp phải sự hoài nghi nặng nề .
Cuối cùng, cách tiếp cận NMR được đề cập bởi @RanG. là thú vị, nhưng bị nghi ngờ là không tương đương với điện toán lượng tử đầy đủ. Nó tương đương với mô hình qubit một sạch (còn được gọi là DQC1) và bị nghi ngờ là yếu hơn hoàn toàn so với máy tính lượng tử đầy đủ.
Không hẳn vậy. Máy tính lượng tử sẽ cần có khả năng xử lý các bit lượng tử (qubit) thay vì các bit "cổ điển".
Các thiết bị hiện tại (RAM, đĩa) sử dụng công nghệ ngày nay để duy trì các bit cổ điển: ví dụ, một ô nhớ (giả sử là tụ điện) có điện áp cao đang "giữ" giá trị bit "1"; nếu điện áp thấp, bit là "0".
Qubits được "triển khai" thông qua các "hạt" rất nhỏ: photon, nguyên tử, phân tử nhỏ và "trạng thái" của chúng (mức năng lượng, v.v.) là "giá trị". Những người không thể được lưu thông qua một tụ điện, ví dụ.
Tuy nhiên, một máy tính lượng tử chắc chắn sẽ có các phần "cổ điển" (như có hai máy tính được kết nối, một là cổ điển và một lượng tử; nếu có một tính toán để thực hiện, phần cổ điển sẽ hoạt động; khi cần hiệu ứng lượng tử, thì cần có hiệu ứng lượng tử, phần lượng tử sẽ hoạt động). Vì vậy, máy tính lượng tử sẽ sử dụng RAM tiêu chuẩn, DISK cũng như các thiết bị lượng tử khác.
Đối với bản thân các thiết bị lượng tử: điều này phụ thuộc nhiều vào việc triển khai. Các thiết bị quang học sẽ được sử dụng để thao tác các photon. Máy tính NMR sẽ cần phải có một nam châm khổng lồ, v.v. (Tôi không thực sự quen thuộc với việc triển khai, nhưng wikipedia dường như có một vài ví dụ mà bạn có thể bắt đầu).