Risposte:
Quello che descrivi come computer attuali è noto come l' architettura von Neumann . Questo approccio è uno dei molti modi di pensare al calcolo classico e ci sono altri approcci classici che potrebbero o non potrebbero avere generalizzazioni rilevanti al calcolo quantistico . È improbabile che l' architettura von Neumann sia rilevante per l'informatica quantistica , a causa della sua difficoltà sia dal punto di vista teorico che da quello dell'implementazione.
Tuttavia, come ho già detto su cstheory, c'è un articolo sull'implementazione di un'architettura quantistica di von Neumann. Lo fanno tramite qubit superconduttori, ovviamente l'implementazione è molto piccola, con solo 7 parti quantistiche: due qubit superconduttori, un bus quantistico, due memorie quantistiche e due registri di azzeramento. Ciò consente alla CPU quantistica di eseguire gate a qubit a uno, due e tre qubit e la memoria consente di scrivere, leggere e azzerare i qubit (dati). L'implementazione di una sovrapposizione quantistica di cancelli è molto difficile, quindi il programma viene archiviato in modo classico.
I modelli più probabili di computazione quantistica da implementare includono: modelli basati sulla misurazione, topologici e adiabatici. Le implementazioni tipiche di questi modelli assomigliano più agli esperimenti di fisica (che sono!) Che ai computer. Alcune delle strategie comuni per l'implementazione includono ioni intrappolati, ottica quantistica e circuiti superconduttori.
L'approccio circuitale è stato posto su chip e infatti D-Wave (uno spin-off di UBC a Vancouver) afferma di aver costruito computer di tipo quantistico utilizzando il modello adiabatico per implementare la ricottura simulata quantistica. Sono riusciti a vendere questo computer a Lockheed Martin ma il loro approccio è stato accolto con forte scetticismo .
Infine, l'approccio NMR citato da @RanG. è interessante, ma si sospetta che non sia equivalente al calcolo quantistico completo. È equivalente al modello qubit one-clean (noto anche come DQC1) e sospettato di essere strettamente più debole del calcolo quantistico completo.
Non proprio. I computer quantistici dovranno essere in grado di elaborare bit quantici (qubit) anziché bit "classici".
I dispositivi attuali (RAM, dischi) utilizzano la tecnologia attuale per mantenere i bit classici: ad esempio, una cella di memoria (ad esempio un condensatore) con alta tensione "mantiene" il valore di bit "1"; se la tensione è bassa il bit è "0".
I Qubit vengono "implementati" tramite "particelle" molto piccole: fotoni, atomi, piccole molecole e il loro "stato" (livello di energia, ecc.) È il "valore". Questi non possono essere salvati tramite un condensatore, per esempio.
Tuttavia, un computer quantistico avrà sicuramente parti "classiche" (come avere due computer collegati, uno è classico e uno quantistico; se c'è un calcolo da effettuare, la parte classica sarà attiva; quando è necessario un effetto quantico, il parte quantica sarà attiva). Quindi il computer quantistico utilizzerà RAM standard, DISK e altri dispositivi quantistici.
Per i dispositivi quantistici stessi: questo dipende molto dalle implementazioni. I dispositivi ottici verranno utilizzati per manipolare i fotoni. I computer NMR dovranno avere magneti giganti, ecc. (Non ho molta familiarità con l'implementazione, ma Wikipedia sembra avere diversi esempi con cui puoi iniziare).