Organisation et architecture des ordinateurs quantiques

Quels sont les appareils et leurs interconnexions utilisés avec les processeurs quantiques? Sont-ils compatibles avec les périphériques matériels tels que le cache, la RAM, les disques des ordinateurs actuels?

Ce que vous décrivez comme des ordinateurs actuels est connu sous le nom d' architecture von Neumann . Cette approche est l'une des nombreuses façons de penser le calcul classique et il existe d'autres approches classiques qui pourraient ou non avoir des généralisations pertinentes en informatique quantique . L'architecture de von Neumann semble peu susceptible d'être pertinente pour l'informatique quantique , en raison de sa difficulté à la fois théorique et d'implémentation.

Cependant, comme je l'ai mentionné sur cstheory, il y a un article sur la mise en œuvre d'une architecture quantique de von Neumann. Ils le font via des qubits supraconducteurs, bien sûr l'implémentation est très petite, avec seulement 7 parties quantiques: deux qubits supraconducteurs, un bus quantique, deux mémoires quantiques et deux registres de mise à zéro. Cela permet à leur CPU quantique d'effectuer des portes à un, deux et trois qubits sur les qubits, et la mémoire permet aux qubits (de données) d'être écrits, lus et mis à zéro. La mise en œuvre d'une superposition quantique de portes est très difficile, et le programme est donc stocké de manière classique.

Les modèles d'informatique quantique les plus susceptibles d'être mis en œuvre comprennent: des modèles basés sur des mesures, topologiques et adiabatiques. Les implémentations typiques de ces modèles ressemblent plus à des expériences de physique (ce qu'elles sont!) Qu'à des ordinateurs. Certaines des stratégies courantes de mise en œuvre comprennent les ions piégés, l'optique quantique et les circuits supraconducteurs.

L'approche de circuit a été placée sur des puces et en fait D-Wave (une spin-off de l'UBC à Vancouver) prétend avoir construit des ordinateurs de type quantique en utilisant le modèle adiabatique pour implémenter un recuit simulé quantique. Ils ont réussi à vendre cet ordinateur à Lockheed Martin mais leur approche a été accueillie avec un grand scepticisme .

Enfin, l'approche RMN évoquée par @RanG. est intéressant, mais soupçonné de ne pas être équivalent à l'informatique quantique complète. Il est équivalent au modèle qubit à un nettoyage (également connu sous le nom de DQC1) et est soupçonné d'être strictement plus faible que l'informatique quantique complète.

Pas vraiment. Les ordinateurs quantiques devront être capables de traiter des bits quantiques (qubits) plutôt que des bits "classiques".

Les dispositifs actuels (RAM, disques) utilisent la technologie actuelle pour maintenir les bits classiques: par exemple, une cellule de mémoire (par exemple, un condensateur) à haute tension "maintient" la valeur de bit "1"; si la tension est basse, le bit est "0".

Les Qubits sont "implémentés" via de très petites "particules": photons, atomes, petites molécules, et leur "état" (niveau d'énergie, etc.) est la "valeur". Ceux-ci ne peuvent pas être enregistrés via un condensateur, par exemple.

Cependant, un ordinateur quantique aura certainement des parties "classiques" (comme avoir deux ordinateurs connectés, un classique et un quantique; s'il y a un calcul à effectuer, la partie classique sera active; lorsqu'un effet quantique est nécessaire, le la partie quantique sera active). Ainsi, l'ordinateur quantique utilisera des RAM standard, des disques ainsi que d'autres appareils quantiques.

Pour les dispositifs quantiques eux-mêmes: cela dépend beaucoup des implémentations. Des dispositifs optiques seront utilisés pour manipuler les photons. Les ordinateurs RMN devront avoir des aimants géants, etc. (je ne suis pas vraiment familier avec la mise en œuvre, mais wikipedia semble avoir plusieurs exemples avec lesquels vous pouvez commencer).