क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटन

क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटन (क्यूसीए) क्वांटम गणना का एक अमूर्त मॉडल है, जो जॉन वॉन न्यूमैन द्वारा पेश किए गए सेलुलर ऑटोमेटा के पारंपरिक मॉडल के अनुरूप तैयार किया गया है। यही नाम क्वांटम डॉट सेल्यूलर आटोमेटा  को भी संदर्भित कर सकता है, जो क्वांटम मैकेनिकल घटना का शोषण करके शास्त्रीय सेल्युलर ऑटोमेटा का एक प्रस्तावित भौतिक कार्यान्वयन है। क्यूसीए ने अपने बेहद छोटे फीचर आकार (आण्विक या यहां तक ​​कि परमाणु पैमाने पर) और इसकी बेहद कम बिजली खपत के कारण बहुत अधिक ध्यान आकर्षित किया है, जिससे यह सीएमओएस तकनीक को बदलने के लिए एक उम्मीदवार बन गया है।

शब्द का प्रयोग
गणना या भौतिक प्रणालियों के मॉडल के संदर्भ में, क्वांटम सेल्युलर ऑटोमेटन (1) पारंपरिक कंप्यूटर विज्ञान में सेल्युलर ऑटोमेटा का अध्ययन और (2) क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के अध्ययन दोनों के तत्वों के विलय को संदर्भित करता है। विशेष रूप से, क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटा के मॉडल की विशेषताएं निम्नलिखित हैं: एक अन्य विशेषता जिसे अक्सर क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटा के मॉडल के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है, वह यह है कि यह क्वांटम गणना के लिए सार्वभौमिक गणना होनी चाहिए (यानी यह क्वांटम ट्यूरिंग मशीनों का कुशलतापूर्वक अनुकरण कर सकती है, कुछ मनमाना  यह कितना घूमता है  या बस अन्य सभी क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटा  ).
 * ऐसा माना जाता है कि गणना कई कंप्यूटिंग उपकरणों, या 'सेल्स' के समानांतर संचालन से होती है। कोशिकाओं को आमतौर पर समान, परिमित-आयामी क्वांटम सिस्टम के रूप में लिया जाता है (उदाहरण के लिए प्रत्येक कोशिका एक qubit है)।
 * प्रत्येक कोशिका में अन्य कोशिकाओं का एक पड़ोस होता है। कुल मिलाकर ये कोशिकाओं का एक नेटवर्क बनाते हैं, जिसे आमतौर पर नियमित माना जाता है (उदाहरण के लिए कोशिकाएं आवधिक सीमा शर्तों के साथ या बिना एक जाली के रूप में व्यवस्थित होती हैं)।
 * सभी कोशिकाओं के विकास में कई भौतिकी जैसी समरूपताएँ हैं। स्थानीयता एक है: किसी कोशिका की अगली स्थिति केवल उसकी वर्तमान स्थिति और उसके पड़ोसियों पर निर्भर करती है। समरूपता दूसरी बात है: विकास हर जगह समान रूप से कार्य करता है, और समय से स्वतंत्र है।
 * कोशिकाओं का राज्य स्थान और उन पर किए गए ऑपरेशन, क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों से प्रेरित होने चाहिए।

जो मॉडल हाल ही में प्रस्तावित किए गए हैं, वे आगे की शर्तें लगाते हैं, जैसे वह क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटा प्रतिवर्ती और/या स्थानीय रूप से एकात्मक होना चाहिए, और व्यक्तिगत कोशिकाओं को अद्यतन करने के नियम से आसानी से निर्धारित वैश्विक संक्रमण फ़ंक्शन होना चाहिए। हाल के नतीजे बताते हैं कि इन गुणों को वैश्विक विकास की समरूपता से, स्वयंसिद्ध रूप से प्राप्त किया जा सकता है।

प्रारंभिक प्रस्ताव
1982 में, रिचर्ड फेनमैन ने सेलुलर ऑटोमेटा के एक मॉडल की मात्रा निर्धारित करने के लिए एक प्रारंभिक दृष्टिकोण का सुझाव दिया। 1985 में, डेविड जर्मन  ने इस विषय का औपचारिक विकास प्रस्तुत किया। बाद में, गेरहार्ड ग्रॉसिंग और एंटोन ज़िलिंगर ने 1988 में परिभाषित एक मॉडल को संदर्भित करने के लिए क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटा शब्द पेश किया, हालाँकि उनके मॉडल में Deutsch द्वारा विकसित अवधारणाओं के साथ बहुत कम समानता थी और इसलिए इसे गणना के मॉडल के रूप में महत्वपूर्ण रूप से विकसित नहीं किया गया है।

सार्वभौमिक क्वांटम गणना के मॉडल
गहराई से शोध किए जाने वाले क्वांटम सेल्युलर ऑटोमेटा का पहला औपचारिक मॉडल जॉन वॉटरस (कंप्यूटर वैज्ञानिक) द्वारा प्रस्तुत किया गया था। इस मॉडल को विम वैन डैम द्वारा और विकसित किया गया था, as well as Christopher Dürr, Huong Lê Thanh, and Miklos Sanstha, जोज़ेफ़ ग्रुस्का. और पाब्लो अरिघी। हालाँकि बाद में यह महसूस किया गया कि यह परिभाषा बहुत ढीली थी, इस अर्थ में कि इसके कुछ उदाहरण सुपरल्यूमिनल सिग्नलिंग की अनुमति देते हैं। मॉडलों की दूसरी लहर में सुज़ैन रिक्टर और रेइनहार्ड वर्नर शामिल हैं, बेंजामिन शूमाकर और रेइनहार्ड वर्नर की, कार्लोस पेरेज़-डेलगाडो और डोनी चेउंग की, और पाब्लो अरिघी, विंसेंट नेस्मे और रेइनहार्ड वर्नर का।  ये सभी आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं और स्थानीयता संबंधी ऐसी किसी समस्या से ग्रस्त नहीं हैं। अंत में कोई यह कह सकता है कि वे सभी क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटा को किसी बड़े क्वांटम सर्किट के रूप में चित्रित करने पर सहमत हैं, जो समय और स्थान पर असीमित रूप से दोहराया जाता है। विषय की हालिया समीक्षाएँ यहाँ उपलब्ध हैं।

भौतिक प्रणालियों के मॉडल
क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटा के मॉडल डेविड मेयर द्वारा प्रस्तावित किए गए हैं, ब्रूस बोघोसियन और वाशिंगटन टेलर, और पीटर लव और ब्रूस बोघोसियन क्वांटम जाली गैसों के अनुकरण के साधन के रूप में, गैस फैलाव जैसी शास्त्रीय भौतिक घटनाओं को मॉडल करने के लिए शास्त्रीय सेलुलर ऑटोमेटा के उपयोग से प्रेरित। यह निर्धारित करने वाले मानदंड कि क्वांटम सेल्युलर ऑटोमेटन (क्यूसीए) को क्वांटम लैटिस गैस ऑटोमेटन (क्यूएलजीए) के रूप में कब वर्णित किया जा सकता है, आसिफ शकील और पीटर लव द्वारा दिए गए थे।

क्वांटम डॉट सेल्युलर ऑटोमेटा
क्वांटम डॉट्स के साथ डिज़ाइन किए गए सिस्टम द्वारा शास्त्रीय सेलुलर ऑटोमेटा को लागू करने का एक प्रस्ताव पॉल डगलस टौगॉ और क्रेग लेंट द्वारा क्वांटम सेलुलर ऑटोमेटा नाम के तहत प्रस्तावित किया गया है। CMOS प्रौद्योगिकी का उपयोग करके शास्त्रीय संगणना के प्रतिस्थापन के रूप में। इस प्रस्ताव और क्वांटम गणना करने वाले सेलुलर ऑटोमेटा के मॉडल के बीच बेहतर अंतर करने के लिए, इस विषय पर काम करने वाले कई लेखक अब इसे क्वांटम डॉट सेलुलर ऑटोमेटन के रूप में संदर्भित करते हैं।