Кіріспе

Кванттық есептеу моделі Кванттық Тьюринг машинасы (QTM) немесе әмбебап кванттық компьютер - кванттық компьютердің әсерін модельдеу үшін қолданылатын абстрактілік машина. Ол кванттық есептеудің барлық күшін қамтитын қарапайым модельді ұсынады, яғни кез келген кванттық алгоритм белгілі бір кванттық Тьюринг машинасы ретінде формальды түрде айтылуы мүмкін. Алайда, есептеулік эквивалентті кванттық схема - бұл көбірек таралған модель. Кванттық Тьюринг машиналары классикалық және ықтималдық Тьюринг машиналарымен байланысты болуы мүмкін. Яғни, классикалық немесе ықтималдық машинаны бейнелейтін матрицамен көбейтіндісі кванттық машинаны бейнелейтін кванттық ықтималдық матрицасын беретін матрицаны белгілеуге болады. Бұл Ланс Фортноу көрсеткен.

Бейресми эскиз

Кванттық Тьюринг машинасын (QTM) түсінудің бір жолы - ол классикалық Тьюринг машинасын (TM) кванттық шекті автоматтың (QFA) детерминистік шекті автоматты (DFA) жалпылағаны сияқты жалпылайды. Негізінде классикалық ТМ-ның ішкі күйлері Хилберт кеңістігіндегі таза немесе аралас күйлермен ауыстырылады; өтпелі функция Хилберт кеңістігін өзіне карталайтын бірлік матрицалар жинағымен ауыстырылады. Бұл Тьюринг машинасының кванттық механикалық моделін алғаш рет сипаттаған. 1985 жылы Оксфорд университетінің физигі Дэвид Дойч жазған мақаласы кванттық компьютерлер идеясын одан әрі дамытып, кванттық қақпалар дәстүрлі цифрлық есептеулер бинарлық логикалық қақпаларына ұқсас түрде жұмыс істей алатынын ұсынды. Ирияма, Оя және Волович сызықтық кванттық Тьюринг машинасының (LQTM) моделін жасады. Бұл классикалық QTM-нің жалпылауы, ол аралас күйлерге ие және кері қайтарылмайтын ауысу функциясын қамтамасыз етеді. Бұл кванттық өлшеулерді классикалық нәтижелерсіз көрсетуге мүмкіндік береді. Кванттық Тьюринг машинасын постселекциямен Скотт Ааронсон анықтады, ол мұндай машинадағы полиномиялық уақыт класы (PostBQP) классикалық күрделілік класы PP-ге тең екенін көрсетті.