Las máquinas de Turing pueden ser deterministas o no deterministas. Una máquina de Turing determinista toma una única acción para cada par estado-símbolo, mientras que una no determinista puede tomar múltiples acciones. Una máquina no determinista se "bifurca" en múltiples copias que siguen diferentes caminos de ejecución, aceptando la entrada si alguna copia alcanza un estado de aceptación. Aunque ambos tipos de máquinas tienen la misma capacidad de cómputo, una máquina no determinista puede resolver problemas

1. Tipos de Máquina de Turing
Máquina de Turing Determinista y No Determinista
La entrada de una máquina de Turing viene determinada por el estado actual y el
símbolo leído, un par (estado, símbolo), siendo el cambio de estado, la escritura de un
nuevo símbolo y el movimiento del cabezal, las acciones a tomar en función de una
entrada. En el caso de que para cada par (estado, símbolo) posible exista a lo sumo una
posibilidad de ejecución, se dirá que es una máquina de Turing determinista, mientras que
en el caso de que exista al menos un par (estado, símbolo) con más de una posible
combinación de actuaciones se dirá que se trata de una máquina de Turing no determinista.
La función de transición
en el caso no determinista, queda definida como sigue:
¿Cómo sabe una máquina no determinista qué acción tomar de las varias posibles?
Hay dos formas de verlo: una es decir que la máquina es "el mejor adivino posible", esto es,
que siempre elige la transición que finalmente la llevará a un estado final de aceptación. La
otra es imaginarse que la máquina se "clona", bifurcándose en varias copias, cada una de
las cuales sigue una de las posibles transiciones. Mientras que una máquina determinista
sigue un único "camino computacional", una máquina no determinista tiene un "árbol
computacional". Si cualquiera de las ramas del árbol finaliza en un estado de aceptación, se
dice que la máquina acepta la entrada.
La capacidad de cómputo de ambas versiones es equivalente; se puede demostrar
que dada una máquina de Turing no determinista existe otra máquina de Turing
determinista equivalente, en el sentido de que reconoce el mismo lenguaje, y viceversa. No
obstante, la velocidad de ejecución de ambos formalismos no es la misma, pues si una
máquina no determinista M reconoce una cierta palabra de tamaño n en un
palabra
tiempo
, la máquina determinista equivalente reconocerá la
en un tiempo . Es decir, el no determinismo permitirá reducir la
complejidad de la solución de los problemas, permitiendo resolver, por ejemplo, problemas
de complejidad exponencial en un tiempo polinómico