Um modelo de programação armazenado pode ser aplicado a um computador Quantum?

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Um modelo de computador de programação armazenado é aquele em que uma memória central é usada para armazenar instruções e dados em que eles operam. Basicamente, todos os computadores clássicos de hoje que seguem a arquitetura von Neumann usam o modelo de programação armazenado. Durante a execução do programa, a CPU lê instruções ou dados da RAM e os coloca em vários registros, como o Instruction Register (IR) e outros registros de uso geral.

Minha pergunta é se esse modelo de programação armazenado é aplicável ou não a um computador quântico, pois, devido ao teorema da não-clonagem, não é possível clonar nenhum estado quântico arbitrário.

Isso significa que, se tivermos alguns qubits em algum estado armazenados em um registro de memória, por causa do teorema da não-clonagem, o processador Quantum Computer não poderá ler ou copiar esses qubits da memória para alguns registros internos.

K Sarkar
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Veja também: cstheory.stackexchange.com/questions/6932/…
AHusain 15/18

Respostas:

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Sim, você pode codificar um programa em seus qubits da mesma maneira que codificaria um programa em bits e, em seguida, executar circuitos que interpretam o programa. Pode-se esperar que você possa codificar o programa de alguma maneira exponencialmente eficiente, mas em Mike e Ike eles provam que isso não é possível. Como não há vantagem exponencial e porque as operações necessárias para ler e decodificar o programa são bilhões de vezes mais caras em um computador quântico, você deseja armazenar o programa no computador de controle clássico em quase todos os casos.

Craig Gidney
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"Minha pergunta é se esse modelo de programação armazenado é aplicável a um computador quântico ou não, pois, devido ao teorema da não-clonagem, não é possível clonar qualquer estado quântico arbitrário". Sua resposta parece ser "sim, o modelo é aplicável", mas sem referência à parte "desde" da pergunta. Você pode dizer ao autor da pergunta por que sua crença de que o teorema da não-clonagem daria a resposta "não" é falsa?
user1271772
@ user1271772 O teorema de não clonagem não se aplica a qubits que estão em um estado conhecido ou em um estado básico de uma base ortonormal conhecida, como a base computacional. Assim, você pode codificar o programa nos estados da base computacional. As limitações da "não eficiência exponencial" que mencionei podem ser consideradas relacionadas ao teorema da não clonagem.
Craig Gidney
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@ user1271772 Se os estados forem estados de base computacional, você poderá medi-los sem desacelerá-los e, geralmente, fazer todas as cópias desejadas.
Craig Gidney
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Você diz que "pode-se esperar que você possa codificar o programa de alguma maneira exponencialmente eficiente", mas Mike e Ike provam que não é possível. Isso abrange a parte "instruções" de "Durante a execução do programa, a CPU lê instruções ou dados da RAM", mas não a parte "dados". De acordo com a resposta de Peter Shor, ter instruções em superposição "é uma ordem de magnitude mais difícil experimentalmente do que apenas manter a memória em superposição", mas e a idéia de ter os dados na superposição de memória? Você precisaria copiar estados de superposição da RAM para os IRs. Violação NCT?
user1271772