La arquitectura de una computadora cuántica es similar a la de las computadoras tradicionales, con ciertos elementos propios de la computación cuántica.
Oskin et al [Oskin02] propone una arquitectura de una computadora quántica que esta conformada por una ALU cuántica, memoria cuántica, y un planificador dinámico, tal como puede observarse en la figura 2.
La corrección de errores es un aspecto que debe ser tomado muy en cuenta en el diseño de una arquitectura cuántica.
Figura 2. Arquitectura cuántica.
1. ALU cuántica
La ALU cuántica tiene como funciones fundamentales la ejecución de operaciones cuánticas y la corrección de errores.
La ALU prepara los datos cuánticos, antes de ejecutar cualquier compuerta lógica, aplicando una secuencia de transformaciones cuánticas básicas, que incluyen:
- Hadamard (raíz cuadrada, transformada de Fourier de 1 qubit),
- I, Identidad (I, NOP cuántico),
- X, NOT cuántico,
- Z, cambia los signos de las amplitudes),
- Y = XZ,
- rotación por p /4 (S),
- rotación por p /8 (T), y
- NOT controlado (CNOT).
La ALU aplica esta secuencia de operaciones elementales para la corrección de errores, indispensable en la computación cuántica. Este procedimiento consume estados auxiliares adicionales, para la verificación de paridad. La ALU hace uso de hardware especializado estándar, que provee estados elementales estándares, para producir los estados auxiliares adicionales.
2. Memoria cuántica
Al igual que en las arquitecturas actuales en la arquitectura cuántica, la memoria cuántica es un elemento arquitectural muy importante. La memoria cuántica debe ser confiable, con el propósito de dotarla de tal característica Oskin et al [Oskin02] incluyen una unidad especializada de "actualización" en cada
3. Tele transportadora de código
La tele transportadora de código desde la memoria cuántica a la ALU, añade alguna funcionalidad adicional a la tele transportación cuántica convencional, proveyendo un mecanismo general para simultáneamente ejecutar operaciones mientras transporta los datos cuánticos.
Figura 3. Tele transportadora de código. [Oskin02]
Este mecanismo se usa para la corrección de errores en el
4. Planificador dinámico
Oskin et al proponen un procesador clásico de alto desempeño como parte principal del planificador dinámico. Este procesador ejecuta un algoritmo de planificación dinámico que toma operaciones cuánticas lógicas, intercaladas con construcciones clásicas de control de flujo, y dinámicamente las traduce en operaciones individuales de qubits físicos.
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