Universaali kvanttitietokone

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].

Tämä artikkeli käsittelee universaalia kvanttitietokonetta, joka on teoreettinen malli yleisestä kvanttitietokoneesta. Universaalia kvanttitietokonetta ei tule sekoittaa universaaliin kvanttisimulaattoriin, joka on suunniteltu simuloimaan kvanttijärjestelmiä.

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

1. Universaali kvanttitietokone tunnetaan myös nimillä Turingin kvanttitietokone, kvanttitietokoneen Turing-malli, kvantti-Turingin-kone ja kvantti- Turingin kone (engl. 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.