Maszyna Turinga to filozoficzna konstrukcja opisująca sposób funkcjonowania komputera, wynaleziona w 1936 roku przez Alana Turinga, słynnego angielskiego matematyka i logika XX wieku. Idee stojące za maszyną Turinga są podstawą wszystkich nowoczesnych systemów oprogramowania i sprzętu komputerowego, które istnieją od 20 roku, chociaż rzeczywiste koncepcje stworzone przez Turinga nigdy nie były wykorzystywane do budowy rzeczywistego urządzenia w tym czasie i zostały wynalezione, zanim komputery cyfrowe istniały w jakimkolwiek prawdziwa forma. Zasady, na których działa maszyna Turinga, obejmują zestaw elementów sterujących dla danych wejściowych i wyjściowych, maszynę do przetwarzania danych w jakiejś formie oraz zestaw ustalonych reguł przetwarzania tych danych przez maszynę.
Geniuszem stojącym za odkryciem Alana Turinga było to, że każda spójna grupa symboli reprezentujących znaczące informacje, takie jak symbole matematyczne lub litery składające się na język, może być przetwarzana mechanicznie przez maszynę, jeśli otrzyma odpowiedni zestaw reguł ich przetwarzania. Doprowadziłoby to do stworzenia urządzeń mechanicznych, które można by zadać logiczne pytania dotyczące złożonych problemów i szybko uzyskać bezstronne odpowiedzi. Maszyna Turinga była pod tym względem prekursorem algorytmu komputerowego, który jest skompilowaną listą instrukcji komputerowych, na których opierają się jednostki centralne (CPU) w komputerach, aby funkcjonować od 2011 roku.
Konstrukcja maszyny Turinga była uproszczona według współczesnych standardów komputerowych XXI wieku, a jej fizyczna funkcja była niepraktyczna, jeśli chodzi o jej implementację, ale idee, na których została zbudowana, miały solidne podstawy. Maszyna składała się z taśmy lub wstążki z nadrukowanymi symbolami, które głowa mogła odczytać podczas przesuwania po niej taśmy. W miarę odczytywania symboli wywoływałyby w maszynie określone stany, które kierowałyby ruchem taśmy i wpływały na wartości wyjściowe wytwarzane przez maszynę. Analogicznie do nowoczesnych systemów komputerowych z 21 roku taśma reprezentuje kod oprogramowania komputerowego lub algorytmy, czytnikiem jest procesor, a wyjściem byłyby systemy wyświetlania i transmisji, takie jak monitory, głośniki i drukarki, ruch sieciowy i inne.
Idee stojące za maszyną Turinga były postrzegane jako podstawowa funkcja wykonywania dowolnej serii obliczeń i można je również porównać z działaniem ludzkiego mózgu. Turing i inni w jego czasach wierzyli, że maszyna Turinga może być przystosowana do wykonywania praktycznie każdego rodzaju obliczeń i działać jako uniwersalna maszyna do rozwiązywania wszystkich ludzkich problemów. Problem, który wkrótce pojawił się wraz z koncepcją, jest znany jako tarpit Turinga i odnosi się do faktu, że chociaż każdy spójny zestaw symboli może być przetwarzany przez maszynę Turinga, uzyskanie przez taką maszynę sensownych odpowiedzi pytania opierają się całkowicie na coraz bardziej złożonych i wielowarstwowych zestawach reguł przetwarzania.
Informatyka wkrótce napotkała problemy z tym, jak systemy oprogramowania i sprzętu oparte na zasadach maszyny Turinga mogą ugrzęznąć w bezsensownych obliczeniach zwanych pętlami programu. Ograniczenia logiczne doprowadziły do adaptacji zasad maszyny Turinga, takich jak kwantowe i probabilistyczne maszyny Turinga. Probabilistyczna maszyna Turinga wykorzystuje ideę, w której wiele taśm jest uruchamianych w maszynie jednocześnie, aby równolegle wytwarzać różne wyniki, które są następnie ważone względem siebie na podstawie prawdopodobieństwa, że wynik jest najprawdopodobniej dokładny. Takie maszyny wyciągałyby wnioski w sposób podobny do tego, jak oprogramowanie logiki rozmytej działa w zaawansowanych systemach sterowania od 2011 roku.
Komputer kwantowy oparty na zasadzie maszyny Turinga miałby taśmę o nieskończonej długości z komórkami symboli w wiecznym, nieokreślonym stanie, dopóki nie zostanie odczytany. Zapewniłoby to formę przetwarzania równoległego, która byłaby znacznie lepsza od procedur przetwarzania danych stosowanych w komputerach od 2011 r. Maszyny Turinga kwantowego oferują opcję przechowywania wielu wartości w poszczególnych komórkach pamięci do czasu uzyskania dostępu, czego standardowe komputery oparte na logice nie mogą robić.