13、量子计算的哲学思考

量子计算的哲学思考

1. 引言

从哲学角度看，量子计算的魅力主要源于它将物理学（尤其是量子力学）和计算机科学这两门不同学科的基本概念融合在一起。这两门学科长期以来都是哲学思辨和分析的对象，而量子计算将它们结合成了一门全新的（尽管并非完全独立的）科学。这种融合引发了一些哲学问题，也带来了值得汲取的哲学教训。

2. 基本概念

2.1 经典状态

在量子力学出现之前，经典力学（包括牛顿力学、拉格朗日力学、哈密顿力学、相对论力学和经典统计力学等多种形式）是描述物理系统动力学（即物理系统随时间变化）的基本理论框架。物理系统可以是从单个粒子到整个物理宇宙的任何具体对象，所有这些系统都按照理论框架普遍适用于每个物理系统的动力学约束随时间演化。

在经典力学中，系统的动力学状态可以通过指定其位置和动量来完全表征。系统在特定时间t的动力学状态ωt可以表示为：
ωt = (qt, pt)
其中qt和pt分别是表示系统在t时刻的位置和动量的三维向量。根据系统在t时刻的状态和经典力学的运动定律，我们可以精确推断出系统在未来和过去的任何时刻的状态。

经典力学状态还有一个特点，即完全指定系统的动力学状态可以同时给出所有关于系统动力学性质的是/否问题的答案，无论这些问题是否实际被提出。这使得我们可以为系统构建一个“真值表”，用于回答任何关于系统及其子系统的是/否问题。使用二进制数字（位）来表示这些答案很方便，因为它们可用于表示数字，并通过逻辑 - 数学运算进行抽象操作。如果我们构建的物理系统的状态能够可靠地表示二进制数字，并能可靠地按照一组基本的逻辑 - 数学运算进行演化，那么我们就可以利用这些物理系统进行原则上任意复杂的计算