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有读书笔记Implementing the Quantum von Neumann Architecture with Superconducting Circuits

唐唐 添加于 2011-9-8 04:47 | 2076 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Mariantoni M, Wang H, Yamamoto T, Neeley M, Bialczak RC, Chen Y, Lenander M, Lucero E, O'Connell AD, Sank D, Weides M, Wenner J, Yin Y, Zhao J, Korotkov AN, Cleland AN, Martinis JM

  •  摘 要

    The von Neumann architecture for a classical computer comprises a central processing unit and a memory holding instructions and data. We demonstrate a quantum central processing unit that exchanges data with a quantum random-access memory integrated on a chip, with instructions stored on a classical computer. We test our quantum machine by executing codes that involve seven quantum elements: two superconducting qubits coupled through a quantum bus, two quantum memories, and two zeroing registers. Two vital algorithms for quantum computing are demonstrated, the quantum Fourier transform, with 66% process fidelity, and the three-qubit Toffoli OR phase gate, with 98% phase fidelity. Our results, in combination especially with longer qubit coherence, illustrate a potentially viable approach to factoring numbers and implementing simple quantum error correction codes.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Science
    • 期刊缩写: Science
    • ISBN: 0036-8075

  • 学科领域 信息系统 » 电子通信

  •  所属群组

    信息科学综合  

  • 相关链接 DOI URL 

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    冯诺依曼结构也适合量子电路
    据美国物理学家组织网9月2日报道，美国加州大学圣芭芭拉分校的科学家宣布，他们通过量子电路成功实现了冯诺依曼结构，证实了这种经典计算机结构在量子信息处理领域的价值，未来量子大规模集成电路或指日可待。相关研究发表在《科学》杂志网络版上。
     
    冯诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种计算机设计结构。其要点是：计算机采用二进制方式运 算；处理器使用同一个存储器，经由同一个总线传输；计算机至少要具有存储器、控制器、运算器和输入输出设备。该结构确定了现代电子计算机的基本机构，从世 界上第一台现代电子计算机埃尼阿克到当前最先进的计算机几乎都采用了冯诺依曼结构。
     
    加州大学的研究小组将一个长寿命量子随机存储器编程为一个量子中央处理器，并与其他组件一 起安装在一块芯片上，形成了一个经典的计算机结构。该电路包括两个量子位（量子比特）、量子总线、二位的量子存储器和重置寄存器。所有的硬件都基于超导量 子电路，在一个极低的温度下运行，以保证免受其他干扰因素的影响。
     
    加州大学圣芭芭拉分校的玛图·玛瑞安图米说：“在新的量子计算机架构上，我们已经探索了将量子信息写入内存的同时进行其他量子计算的可能性。目前该平台已经能够执行量子傅立叶变换和三量子比特Toffoli门——这是考量量子计算机计算能量的关键。”
     
    玛瑞安图米说，虽然与传统计算机相比，该研究只是非常小的一个进展，但鉴于一台量子计算机可以同时进行大量计算，具有比传统计算机强大得多的运算能力，这也是值得欣慰的。（来源：科技日报 王小龙）
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