冯·诺伊曼结构描述了一种电子计算机的设计结构：中央处理器、储存数据和指令的内存，外部存储器和输入输出机制。现在，加州大学圣巴巴拉的研究人员研制出一台冯·诺伊曼结构量子计算机系统，将量子处理器和储存数据和指令的内存元素结合起来。
冯·诺伊曼结构让控制和编写量子计算机能执行的程序变得可行。第一台售价1000万美元的商业量子计算机没有内存，它像冯·诺伊曼结构之前的计算机那样工作。在冯·诺伊曼结构量子计算机系统中，一个由两个量子比特组成的处理器通过量子总线连接和通信，量子内存能储存每个量子比特的状态值供以后使用，功能类似传统计算机的RAM。
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