¿Se puede aplicar un modelo de programación almacenado a una computadora Quantum?

Un modelo de computadora de programación almacenada es aquel en el que se usa una memoria central para almacenar tanto las instrucciones como los datos en los que operan. Básicamente, todas las computadoras clásicas de hoy que siguen la arquitectura von Neumann usan el modelo de programación almacenado. Durante la ejecución del programa, la CPU lee las instrucciones o los datos de la RAM y los coloca en varios registros, como el Registro de instrucciones (IR) y otros registros de propósito general.

Mi pregunta es si dicho modelo de programación almacenada es aplicable a una computadora cuántica o no, ya que debido al teorema de no clonación no es posible clonar ningún estado cuántico arbitrario.

Significa que si tenemos algunos qubits en algún estado almacenados en un registro de memoria, entonces, debido al teorema de no clonación, el procesador Quantum Computer no podrá leer o copiar esos qubits de la memoria a algunos registros internos.

architecture classical-computing quantum-memory

— K Sarkar
fuente

Ver también: cstheory.stackexchange.com/questions/6932/…

— AHusain

Sí, puede codificar un programa en sus qubits exactamente de la misma manera que codificaría un programa en bits y luego ejecutaría circuitos que interpreten el programa. Uno podría esperar que pueda codificar el programa de una manera elegante y exponencialmente eficiente, pero en Mike e Ike demuestran que eso no es posible. Debido a que no hay una ventaja exponencial, y debido a que las operaciones necesarias para leer y decodificar el programa son miles de millones de tiempo más caras en una computadora cuántica, en la mayoría de los casos desea almacenar el programa en la computadora de control clásica.

— Craig Gidney
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Enlace a Mike e Ike relevantes

— AHusain

"Mi pregunta es si ese modelo de programación almacenada es aplicable a una computadora cuántica o no, ya que debido al teorema de no clonación no es posible clonar ningún estado cuántico arbitrario". Su respuesta parece ser "sí, el modelo es aplicable", pero sin referencia a la parte "desde" de la pregunta. ¿Puede decirle al autor de la pregunta por qué su creencia de que el teorema de no clonación daría la respuesta "no" es falsa?

— user1271772

@ user1271772 El teorema de no clonación no se aplica a qubits que se encuentran en un estado conocido, o en un estado base de una base ortonormal conocida, como la base computacional. Por lo tanto, puede codificar el programa en los estados de base computacional. Las limitaciones de "eficiencia no exponencial" que mencioné podrían considerarse relacionadas con el teorema de no clonación.

— Craig Gidney

@ user1271772 Si los estados son estados de base computacional, puede medirlos sin descifrarlos y, en general, hacer todas las copias que desee.

— Craig Gidney

Usted dice que "uno podría esperar poder codificar el programa de una manera elegante y exponencialmente eficiente", pero Mike e Ike demuestran que no es posible. Esto cubre la parte de "instrucciones" de "Durante la ejecución del programa, la CPU lee las instrucciones o los datos de la RAM", pero no la parte de "datos". Según la respuesta de @Peter Shor, tener instrucciones en superposición "es órdenes de magnitud más difíciles experimentalmente que simplemente tener la memoria en superposición", pero ¿qué pasa con la idea de tener los datos en la superposición de memoria? Tendría que copiar estados de superposición de RAM a IR. Violación de NCT?

— user1271772