美国科学家通过量子电路实现冯诺依曼结构

近日，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《科学快讯》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。