科学网—为什么现在的量子计算装置不能被称为“计算机”？
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2024-12-18 10:19
| 个人分类: 计算科学 | 系统分类: 科普集锦
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为什么现在的量子计算装置不能被称为“计算机”？
程京德
在笔者前些天发表的科普文章“何谓‘计算机’？”[1]中，有这样一句话：“目前世界各国正在研发的所谓‘量子计算机’，当然可以说是一种‘计算装置’，但是绝非‘通用程序内存可编程量子计算机’。”[1] 有读者来问：“为什么现在的量子计算装置不能被称为‘计算机’？” 本文简单回答这个问题。
首先，当我们说到“什么是‘计算机’”时，当然先要把“计算机”究竟是什么定义清楚，否则是无法准确清晰地回答该问题的。如同笔者在科普文章[1]中所说，我们现在通称为“计算机”的，准确地说，是“通用程序内存可编程电子数字计算机(general-purpose stored-program programmable electronic digital computer)”。于是，现在的量子计算装置当然不能被称“电子数字计算机”。现在，我们把目前的“计算机”之实现技术“电子数字”换为“量子”，来考虑问题：“为什么现在的量子计算装置不能被称为“通用程序内存可编程量子计算机？”。
传统“计算机”的通用性，来自于两个原理性技术，“程序内存”和“可编程”[1]。“程序内存”是指控制计算的程序和计算用数据一样被存储在计算机内部存储器中可以多次使用并且修改；“可编程”是指任何图灵可计算问题都存在相应算法可以被编写为计算程序。这两个原理性技术保证了传统“计算机”的通用性，通俗地说就是，“计算机”什么都可以计算，只要是“原理上可计算”的。这里“原理上可计算”来自于经典计算理论[2]。
根据笔者所知，现在的各种量子计算装置都是为了验证其功能性为计算某类甚至某个具体问题而专门研制的特殊量子物理计算装置，在物理装置实现上就没有一般通用性，似乎没有例外。
另外，如同笔者在文章[3]中所述，“在研中的各种量子计算装置如果要具备通用性（作为工业产品的计算工具之必须）而成为真正的‘量子计算机’，那么同样也需要基于‘量子逻辑学’的‘量子计算理论’的支撑。” 但是，无论是‘量子逻辑学’还是‘量子计算理论’，还都没有建立起成熟的理论[3]。
除上述原理性问题之外，现在的各种量子计算装置还有一些难点需要克服，比如：受到量子比特数量与质量的局限以及量子误差纠正能力影响的量子计算正确性精确性问题，受到物理装置规模扩张局限影响的扩展性问题，受到特殊物理装置昂贵（性价比）影响的实用性 问题 等。这些问题也都影响到量子计算装置 作为“一般通用计算机” 的通用性和实用性。
笔者认为，现在世界各国研发中的各种量子计算装置，要成为从功能上来说具备通用计算功能、并且从性价比上来说具备实用价值的“通用量子计算机”，还有很长很长的路要走。某些学者和公司有意无意地把现在的量子计算装置说成是“量子计算机”，都是出于某种目的对投资家和大众的误导。
参考文献
[1] 程京德，“何谓‘计算机’？” 微信公众号“数理逻辑与哲学逻辑”，科学网博客， 2024年11月21日。
[2] 程京德，“何谓‘计算’？- 可计算性理论简介”， 微信公众号“数理逻辑与哲学逻辑”，科学网博客，2023年4月11日。
[3] 程京德，“哲学逻辑 (3) - 量子逻辑学(Quantum Logic)”， 微信公众号“数理逻辑与哲学逻辑”，科学网博客，2024年11月29日。
微信公众号“数理逻辑与哲学逻辑”
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