本文關(guān)鍵詞：科學哲學視域下的量子計算研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：量子計算是量子力學與計算機科學深度結(jié)合的產(chǎn)物,它在闡明計算的本質(zhì)以及分析量子力學的基本問題兩個方面都具有深刻的理論意義。盡管量子力學和計算科學早已備受科學哲學家們的關(guān)注,但是在國內(nèi)專門針對量子計算進行的哲學研究還非常少。本論文的目的就是對量子計算所涉及到的邏輯基礎(chǔ)問題、可計算性問題、計算復雜性問題以及量子力學的解釋問題進行全面的哲學分析,由此來揭示量子計算的本質(zhì)。論文包括引言、四章系統(tǒng)性的論述和結(jié)束語。第一章,量子計算概觀：歷史發(fā)展與形式表征。本章介紹了量子計算提出的歷史背景及其物理基礎(chǔ)；對量子計算理論進行了語形和語義分析,說明了量子計算加速性的具體表現(xiàn)就是量子并行運算；簡單討論了量子計算的出現(xiàn)對邏輯理論、可計算性理論、計算復雜性理論以及量子力學解釋造成的影響。第二章,量子計算的邏輯意蘊。本章主要討論量子計算的邏輯基礎(chǔ)。首先介紹了經(jīng)典邏輯理論,并在此基礎(chǔ)上分析了傳統(tǒng)量子邏輯的語形結(jié)構(gòu)和語義內(nèi)涵,接著詳細考察了量子邏輯門所表征的邏輯規(guī)則,說明了量子計算的邏輯基礎(chǔ)是一種新的量子計算邏輯,而非傳統(tǒng)的量子邏輯；通過對兩種非經(jīng)典邏輯進行比較,指出它們雖然都是基于量子力學的邏輯,但事實上它們的邏輯規(guī)則和語義內(nèi)容都是不同的。第三章,量子計算中的可計算性與計算復雜性問題。本章首先分析了丘奇-圖靈論題的內(nèi)容和形式隨著計算語境的變換而不斷發(fā)生變化的過程,指出在語境轉(zhuǎn)換中,丘奇-圖靈論題從最初作為描述抽象計算概念的數(shù)學論題,轉(zhuǎn)變成了揭示真實自然系統(tǒng)演化本質(zhì)的經(jīng)驗論題。接著本章討論了量子計算能否實現(xiàn)超計算也即能否實現(xiàn)超越圖靈機可計算性的問題,在這里論文指出無論是量子線路計算還是量子絕熱計算都不能作為超計算的理論模型,并且認為這個否定的回答說明了丘奇-圖靈論題包括其物理版本,至少目前仍然能夠?qū)θ祟愓J識的邊界做出明確限定。本章最后分析了量子計算能否突破經(jīng)典計算復雜性的問題,指出量子紹爾算法所解決的大數(shù)因子分解問題的確是經(jīng)典計算中的一個NP類問題,但是該問題并不是NP完全類問題,只有證明確實存在量子算法能解決NP完全類問題,我們才可以說它突破了經(jīng)典計算復雜性,然而迄今為止這樣的量子算法還尚未出現(xiàn)。第四章,量子計算與量子力學解釋。本章主要討論了三個與量子計算緊密相關(guān)且較為新穎的量子力學解釋,分別是量子力學的新埃弗雷特解釋、多計算解釋和信息論解釋。本章首先從分析量子力學的新埃弗雷特解釋出發(fā),重新考察了量子計算與經(jīng)典計算的關(guān)系,將量子計算看作是更加基礎(chǔ)的計算模式,把經(jīng)典計算看作是它的特例,在這種意義下我們拓展了計算概念的外延。接著論文將計算主義認識論應用于量子力學,通過利用多計算解釋理論,對測量問題作出解釋,避免了自在物理世界的線性演化與有意識的觀測者引起的波包塌縮之間的矛盾,消解了量子力學中的“二元論”問題。最后通過對菲林格爾等人關(guān)于量子力學能夠由信息理論重建這一新穎觀點進行分析,論文指出量子力學有可能由此而被理解為一個原理性理論。結(jié)束語部分對前幾章的討論進行了總結(jié),指出量子計算在主張新型計算模式的方法論地位、理解“自然機制+算法”①的計算觀念、給出更好的量子力學解釋、促進計算主義綱領(lǐng)的深化等方面都具有非常重要的哲學意義。
【關(guān)鍵詞】：量子計算 量子邏輯 可計算性 計算復雜性 語境
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O413.1
【目錄】：

• 中文摘要10-12
• ABSTRACT12-15
• 引言15-29
• 一、量子計算哲學的研究現(xiàn)狀16-23
• 二、本論文的研究方法與寫作思路23-25
• 三、本論文的主要內(nèi)容25-27
• 四、本論文的難點和創(chuàng)新之處27-29
• 第一章 量子計算概觀：理論基礎(chǔ)與形式表征29-55
• 1.1 量子計算的研究基礎(chǔ)及發(fā)展歷史29-43
• 1.1.1 可逆計算的研究與“量子可逆計算”概念的提出30-33
• 1.1.2 量子計算的物理學基礎(chǔ)——量子力學33-38
• 1.1.3 量子系統(tǒng)的模擬與量子計算理論的發(fā)展38-40
• 1.1.4 量子算法的提出與量子計算的物理實現(xiàn)40-43
• 1.2 量子計算的形式化表征及其意義43-50
• 1.2.1 量子計算的形式表征43-46
• 1.2.2 量子計算的并行性特征46-48
• 1.2.3 量子計算的現(xiàn)實意義48-50
• 1.3 量子計算對當代科學理論提出了挑戰(zhàn)50-55
• 第二章 量子計算的邏輯意蘊55-73
• 2.1 從經(jīng)典邏輯到量子邏輯55-63
• 2.1.1 經(jīng)典邏輯與非經(jīng)典邏輯55-57
• 2.1.2 量子邏輯的語形：量子力學的公理化57-60
• 2.1.3 量子邏輯的語義：量子邏輯的經(jīng)驗內(nèi)容60-63
• 2.2 量子計算邏輯63-71
• 2.2.1 量子計算邏輯的現(xiàn)實模型：量子邏輯門63-68
• 2.2.2 量子邏輯與量子計算邏輯的區(qū)別68-70
• 2.2.3 “量子邏輯”的爭議及其意義70-71
• 小結(jié)71-73
• 第三章 量子計算中的可計算性與計算復雜性問題73-97
• 3.1 計算語境的轉(zhuǎn)換與丘奇-圖靈論題的演變73-81
• 3.1.1 人化計算語境下的丘奇-圖靈論題74-76
• 3.1.2 機器計算語境下的甘迪論題76-78
• 3.1.3 自然計算語境下的丘奇-圖靈原理78-81
• 3.2 量子計算與超計算性81-87
• 3.2.1 從可計算性到超計算性81-83
• 3.2.2 量子絕熱計算與希爾伯特第十問題83-86
• 3.2.3 量子計算不能超越經(jīng)典可計算性86-87
• 3.3 量子計算與計算復雜性87-95
• 3.3.1 經(jīng)典計算復雜性87-89
• 3.3.2 量子算法與計算復雜性89-92
• 3.3.3 量子計算復雜性的哲學意義92-95
• 小結(jié)95-97
• 第四章 量子計算與量子力學解釋97-119
• 4.1 量子力學的新埃弗雷特解釋97-105
• 4.1.1 測量問題與多世界解釋98-99
• 4.1.2 量子力學的新埃弗雷特解釋99-101
• 4.1.3 新埃弗雷特解釋下的量子計算101-105
• 4.2 量子力學的多計算解釋105-108
• 4.2.1 廣義計算主義105-106
• 4.2.2 量子力學的多計算解釋106-108
• 4.3 量子力學的信息論解釋108-117
• 4.3.1 經(jīng)典信息與量子信息109-111
• 4.3.2 信息理論語境下的量子力學原理111-114
• 4.3.3 信息理論語境下的量子力學表征114-116
• 4.3.4 建構(gòu)性理論與原理性理論116-117
• 小結(jié)117-119
• 結(jié)束語119-125
• 參考文獻125-135
• 致謝135-137
• 攻讀學位期間取得的研究成果137-139
• 個人簡況及聯(lián)系方式139-141
• 承諾書141-142

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 吳國林;;量子控制的基本概念及其哲學意義[J];科學技術(shù)與辯證法;2007年06期

2 郝寧湘;郭貴春;;量子計算動搖了丘奇-圖靈論點嗎——兼紀念圖靈逝世50周年[J];科學;2004年06期

3 郝寧湘;量子計算機的本質(zhì)特征及其哲學意義[J];自然辯證法研究;2001年09期

4 劉曉力;計算主義質(zhì)疑[J];哲學研究;2003年04期

  本文關(guān)鍵詞：科學哲學視域下的量子計算研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：336017