Gatepohjainen

Gatepohjainen on termi, jota käytetään kuvaamaan järjestelmiä, arkkitehtuureita tai lähestymistapoja, joissa laskenta tai ohjaus rakentuu ennalta määriteltyjen porttien, eli gatesien, verkostolle. Sana yhdistää englanninkielisen sanan gate ja suomen sanan pohjainen, ja sitä käytetään sekä perinteisessä digitaalisessa logiikassa että kvanttilaskennassa.

Digitaalitekniikassa gatepohjainen lähestymistapa tarkoittaa designia, jossa kokonaiset laskentatoiminnot toteutetaan porttien yhdistelmillä, kuten NOT-, AND- ja OR-portteja sekä niiden laajennuksia. Gate-level -designissa suunnittelija analysoi ja optimoi verkoston rakennetta, tilanvaihtoja ja johtojen pituuksia sekä aikajaksoja käyttämällä totesiääntöjä ja Boolean-algebraa. Yleisiä tavoitteita ovat vähäinen bittivirta sekä pienempi viive ja resurssien tarve.

Kvanttikirjallisuudessa gatepohjainen kvanttitietojenkäsittely viittaa kvanttitietokoneen laskentamalliin, jossa operaatiot toteutetaan kvanttitporteilla (kuten Hadamard-, Pauli-, Nit- ja CNOT-portteja) qubitien päällä. Tällaiset porttien joukot muodostavat universaalin joukon, jonka avulla minkä tahansa kvanttisalauksen voivat toteuttaa. Kvanttigateillä on yksinomainen ja kääntyvä luonteensa, ja mittaus tehdään yleensä lopuksi.

Gatepohjaisia malleja verrataan toisiin laskentamalleihin, kuten mittaustukijaiseen (MBQC) kvanttiteoriassa. Käytännössä termi viittaa yleiseen porttikeskeiseen suunnitteluun ja mahdollistaa moduulaarisen toteutuksen sekä analyysin.

Lisäksi Gatepohjainen voi viitata yleisemminkin porttien käyttöön perustuvaan suunnitteluun ohjelmisto- tai järjestelmäarkkitehtuureissa, missä portit määrittävät perustoiminnot ja niiden yhdistämisen.