Universaali kvanttitietokone

Universaali kvanttitietokone on teoreettinen laskennallinen malli, joka pystyy suorittamaan mitä tahansa kvanttilaskentaa.
(Ohjattu sivulta Turingin kvanttitietokone)
Tämä artikkeli käsittelee universaalia kvanttitietokonetta, joka on teoreettinen malli yleisestä kvanttitietokoneesta. Universaalia kvanttitietokonetta ei tule sekoittaa universaaliin kvanttisimulaattoriin, joka on suunniteltu simuloimaan kvanttijärjestelmiä.

Universaali kvanttitietokone (engl. universal quantum computer, UQC) on teoreettinen malli kvanttitietokoneesta, joka pystyy suorittamaan minkä tahansa kvanttilaskennan operaation[a][1][2]. Se on yleistys klassisesta universaalista Turingin koneesta kvanttilaskennan maailmaan. Universaali kvanttitietokone voi toimia myös kvanttisimulaattorina, mutta sen laskentakyky ei rajoitu vain simulaatiotehtäviin[1][2]. On kuitenkin pidettävä mielessä, että kvanttipiirit ovat laskentamallina yleisemmin käytössä kuin universaali kvanttitietokone[3][4]. Universaali kvanttitietokone ja kvanttiporttimallit ovat laskennallisesti yhtä tehokkaita eli tasa-arvoisia[3][4].

Vuonna 1985 Oxfordin yliopiston teoreettinen fyysikko David Deutsch esitteli artikkelissaan universaalin kvanttitietokoneen mallin[5]. Hän osoitti, että tämä malli pystyy toimimaan sekä Feynmanin universaalina kvanttisimulaattorina että suorittamaan kaikki yleisen kvanttitietokoneen toiminnot[5][6]. Deutsch myös ehdotti, että kvanttiportit voisivat olla kvanttilaskennan perusta samaan tapaan kuin klassisten tietokoneiden loogiset portit[5][6]. Vaikka Deutschin malli tunnetaan myös nimellä Turingin kvanttitietokone[a][7], Alan Turing ei itse tutkinut kvanttilaskentaa[a].

Huomautukset

muokkaa
  1. a b c Universaali kvanttitietokone tunnetaan myös nimillä Turingin kvanttitietokone, kvanttitietokoneen Turing-malli, kvantti-Turingin-kone ja kvantti- Turingin kone (eng. quantum Turing machine, QTM). Nämä nimitykset viittaavat siihen, että kyseessä on Turingin koneen kvanttimekaaninen yleistys. On kuitenkin huomioitava, että Alan Turing itse ei tutkinut kvanttitietokoneita, joten nimitykset ovat jossain määrin harhaanjohtavia. Termi universaali kvanttitietokone kuvaa täsmällisemmin mallin ydintä eli sen kykyä suorittaa mitä tahansa kvanttilaskentaa. Universaalia kvanttitietokonetta ei tule sekoittaa universaaliin kvanttisimulaattoriin, joka on suunniteltu tiettyyn simulaatiotehtävään.

Lähteet

muokkaa
  1. a b Deutsch, Deutsch: ”9. Kvanttitietokoneet”, Todellisuuden rakenne, s. 182–206. lainaus s. 196–197: ”Vuonna 1985 todistin, että kvanttimekaniikassa on universaali kvanttitietokone. Todistus oli kohtuullisen suoraviivainen. Minä vain matkin Turingin rakenteita, mutta käytin kvanttimekaniikkaa määrittelemään sen taustalla olevan fysiikan, [..] Universaali kvanttitietokone voi suorittaa minkä tahansa laskutoimituksen, jonka jokin kvanttitietokone tai Turingin tietokone pystyy tekemään ja se pystyy toteuttamaan minkä tahansa äärellisen fysikaalisesti mahdollisen ympäristön lumetodellisuudessa”. Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Terra Cognita, 1997. ISBN 952-5202-05-4. Finna.fi-tietokanta (viitattu 20.3.2024).
  2. a b Brown, Julian: ”Universaali kvanttitietokone”, ”3. Kvanttisalaliiton logiikka”, Kvanttitietokone. s. 114–115 lainaus: ”Artikkeli hahmotteli Deutschin suunnitelman universaalille kvanttitietokoneelle ja osoitti, että se tekee kolme tärkeää asiaa. Ensinnäkin se toimi Feynmanin universaalina simulaattorina. Toiseksi se tekee kaiken, minkä yleinen kvanttitietokone tekee.”. Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Helsinki: Terra cognita, 2001. ISBN 952-5202-42-9. Finna.fi-tietokanta.
  3. a b Yao, Andrew Chi-Chih / 姚期智: Quantum circuit complexity. Proceedings of 1993 IEEE 34th Annual Foundations of Computer Science, 1993, s. 352-361. Palo Alto, CA, USA: doi:10.1109/SFCS.1993.366852.
  4. a b Molina, Abel & Watrous, John: Revisiting the simulation of quantum Turing machines by quantum circuits. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2018, 475. vsk, nro 2226. Royal Society. PubMed:31293355. doi:10.1098/rspa.2018.0767. Artikkelin verkkoversio.
  5. a b c Deutsch, David: Quantum theory, the Church-Turing principle and the universal quantum computer. Proceedings of the royal society of London, series A: mathematical and physical sciences, 1985, 400. vsk, nro 1818, s. 97–117. Lontoo: Royal society of London. doi:https://doi.org/10.1098/rspa.1985.0070. ISSN 0080-4630. (englanniksi)
  6. a b Deutsch, David: Quantum computational networks. Proceedings of the Royal Society of London. Julkaisusarja: A; Mathematical and Physical Sciences, 1989, 425. vsk, nro 1868, s. 73–90. Royal Society. eISSN 2053-9169. doi:10.1098/rspa.1989.0099. ISSN 0080-4630. (englanniksi)
  7. Nissinen, Seela: Kvanttitietokoneet ja kvanttilaskennan perusteet. (PDF) (Kappale 2.2.1 sivu 6, Turingin kvanttitietokone. Tämä on esimerkkinä sanan käytöstä) Kandidaattitutkielma. 2022. Tampereen yliopisto. Viitattu 20.3.2024.

Aiheesta muualla

muokkaa


Tämä tietotekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.