量子计算是量子力学与计算机科学深度结合的产物,它在阐明计算的本质以及分析量子力学的基本问题两个方面都具有深刻的理论意义。尽管量子力学和计算科学早已备受科学哲学家们的关注,但是在国内专门针对量子计算进行的哲学研究还非常少。本论文的目的就是对量子计算所涉及到的逻辑基础问题、可计算性问题、计算复杂性问题以及量子力学的解释问题进行全面的哲学分析,由此来揭示量子计算的本质。论文包括引言、四章系统性的论述和结束语。第一章,量子计算概观：历史发展与形式表征。本章介绍了量子计算提出的历史背景及其物理基础；对量子计算理论进行了语形和语义分析,说明了量子计算加速性的具体表现就是量子并行运算；简单讨论了量子计算的出现对逻辑理论、可计算性理论、计算复杂性理论以及量子力学解释造成的影响。第二章,量子计算的逻辑意蕴。本章主要讨论量子计算的逻辑基础。首先介绍了经典逻辑理论,并在此基础上分析了传统量子逻辑的语形结构和语义内涵,接着详细考察了量子逻辑门所表征的逻辑规则,说明了量子计算的逻辑基础是一种新的量子计算逻辑,而非传统的量子逻辑；通过对两种非经典逻辑进行比较,指出它们虽然都是基于量子力学的逻辑,但事实上它们的逻辑规则和语义内容都是不同的。第三章,量子计算中的可计算性与计算复杂性问题。本章首先分析了丘奇-图灵论题的内容和形式随着计算语境的变换而不断发生变化的过程,指出在语境转换中,丘奇-图灵论题从最初作为描述抽象计算概念的数学论题,转变成了揭示真实自然系统演化本质的经验论题。接着本章讨论了量子计算能否实现超计算也即能否实现超越图灵机可计算性的问题,在这里论文指出无论是量子线路计算还是量子绝热计算都不能作为超计算的理论模型,并且认为这个否定的回答说明了丘奇-图灵论题包括其物理版本,至少目前仍然能够对人类认识的边界做出明确限定。本章最后分析了量子计算能否突破经典计算复杂性的问题,指出量子绍尔算法所解决的大数因子分解问题的确是经典计算中的一个NP类问题,但是该问题并不是NP完全类问题,只有证明确实存在量子算法能解决NP完全类问题,我们才可以说它突破了经典计算复杂性,然而迄今为止这样的量子算法还尚未出现。第四章,量子计算与量子力学解释。本章主要讨论了三个与量子计算紧密相关且较为新颖的量子力学解释,分别是量子力学的新埃弗雷特解释、多计算解释和信息论解释。本章首先从分析量子力学的新埃弗雷特解释出发,重新考察了量子计算与经典计算的关系,将量子计算看作是更加基础的计算模式,把经典计算看作是它的特例,在这种意义下我们拓展了计算概念的外延。接着论文将计算主义认识论应用于量子力学,通过利用多计算解释理论,对测量问题作出解释,避免了自在物理世界的线性演化与有意识的观测者引起的波包塌缩之间的矛盾,消解了量子力学中的“二元论”问题。最后通过对菲林格尔等人关于量子力学能够由信息理论重建这一新颖观点进行分析,论文指出量子力学有可能由此而被理解为一个原理性理论。结束语部分对前几章的讨论进行了总结,指出量子计算在主张新型计算模式的方法论地位、理解“自然机制+算法”①的计算观念、给出更好的量子力学解释、促进计算主义纲领的深化等方面都具有非常重要的哲学意义。