Відповіді:
Те, що ви описуєте як сучасні комп'ютери, відоме як архітектура фон Неймана . Цей підхід є одним із багатьох способів думати про класичні обчислення, і є інші класичні підходи, які можуть або не можуть мати відповідні узагальнення квантових обчислень . Архітектура фон Неймана, здається, навряд чи має відношення до квантових обчислень , через його складності як з теоретичної, так і з боку реалізації.
Однак, як я вже згадував у cstheory , є стаття про впровадження квантової архітектури фон Неймана. Вони роблять це за допомогою надпровідних кубітів, звичайно, реалізація дуже мала, лише 7 квантових частин: два надпровідні кубіти, квантова шина, дві квантові пам’яті та два нульові регістри. Це дозволяє їх квантовому процесору виконувати одно-, дво- та три-кубітні ворота на кубітах, а пам'ять дозволяє (дані) кубіти записувати, зчитувати та нулювати. Реалізація квантового суперпозиції воріт дуже складна, і тому програма зберігається класично.
Більш вірогідні моделі квантових обчислень, які слід впровадити, включають: вимірювальні, топологічні та адіабатичні моделі на основі вимірювань. Типові реалізації цих моделей більше нагадують фізичні експерименти (якими вони є!), Ніж комп'ютери. Деякі із загальних стратегій реалізації включають захоплені іони, квантову оптику та надпровідні схеми.
Підхід до схеми розміщений на мікросхемах, і фактично D-Wave (відключення від UBC у Ванкувері) стверджує, що створив квантово-подібні комп'ютери, використовуючи адіабатичну модель для здійснення квантового імітованого відпалу. Їм вдалося продати цей комп’ютер компанії Lockheed Martin, але їхній підхід був сприйнятий сильним скептицизмом .
Нарешті, ЯМР-підхід, згаданий @RanG. цікаво, але підозрюється, що воно не рівнозначне повному квантовому обчисленню. Він еквівалентний одночистій кубітній моделі (також відомій як DQC1) і підозрюється, що вона суворо слабша, ніж повна квантова обчислення.
Не зовсім. Квантові комп'ютери повинні мати можливість обробляти квантові біти (кубіти), а не «класичні» біти.
Поточні пристрої (оперативні пам’яті, диски) використовують сучасну технологію для підтримки класичних біт: наприклад, комірка пам’яті (скажімо, конденсатор) з високою напругою «утримує» бітове значення «1»; якщо напруга низька, біт "0".
Кубіти "реалізуються" за допомогою дуже маленьких "частинок": фотонів, атомів, малих молекул, а їх "стан" (енергетичний рівень тощо) є "значенням". Наприклад, їх неможливо зберегти через конденсатор.
Однак у квантового комп'ютера обов'язково будуть "класичні" частини (наприклад, два комп'ютери підключені, один класичний і один квантовий; якщо потрібно зробити обчислення, класична частина буде активною; коли потрібен квантовий ефект, квантова частина буде активною). Таким чином, квантовий комп'ютер буде використовувати стандартні оперативні пам'яті, диски, а також інші квантові пристрої.
Для самих квантових пристроїв: це багато що залежить від реалізації. Оптичні пристрої будуть використовуватися для маніпулювання фотонами. На комп'ютерах ЯМР потрібно мати гігантські магніти тощо (я не дуже знайомий з реалізацією, але у вікіпедії, здається, є кілька прикладів, з яких можна почати).