图灵机——一种半个世纪前发明的定义算法的抽象计算机，业已被拟议中的理想的量子计算机所取代。当然量子计算机的问世尚有一些问题有待解决。

对量子计算机的概念的理解因人而异。处于某一端的是计算机硬件工程师，他们认为，每一个物理现象最终都将导致某种实用器具的问世。近来IBM在Josephson结点方面的挫折使他们痛感在超导材料的闭合回路内的磁通量的量化迟早将成为记忆存储元件的要素。处于另一端的人是那些企望得到概念或特征意义解释的人士。他们一直担忧基本单位（计算机里的信息就是在此种单位内处理的）和物理变量的量子（正是这种量子表征了实际的物理体系）之间的相应性。

一系列更为本质的问题明显地影响了他们自己。譬如，受制于量子力学的确定性误差的计算机的计算精确度为多少？无论信号的处理多么井然有序（以便用数字零位或单位编码记忆单元），其结果在不确定原则依然存在的情况下不可能是完全确定的。虽然暂时还不存在实质性的困难，更加致密的电子元件的规模是以成百的原子间距离来测量的，但在一定的时候，不确定原则必须确定一个限度。在此限度内，该原则对进行超大规模集成来说是有意义的。

而同时，如果不是由于目的不同，牛津大学天体物理系的D · 陶尔切（D · Deutsch）博士已经找到了似乎是表述量子计算机性质的途径。他认为量子计算机除了别的特点以外，还有一个优点，即能表明计算过程的物理特性。看来，量子计算机较之称之为图灵机的计算实例具有更多的潜在功能。

图灵机（由已故的阿兰 · 图灵博士（Alan Turing）在近半个世纪前首先阐释）令人回想起Stripped-down计算机。该机仅仅是由不定长储存带和一台装置构成（该装置现称为处理机），其状态在任一瞬间都有赖于其先前的状态和磁带上信息的最新读出项目的内容。假定磁带信息包括了称之为程序的以及输入数据'的内容，则依具体各人的着眼点，图灵机的教学价值（有时称为“启发式”）在于证实了这种计算过程的能力或限度。图灵的意图（1936年）是意在表明这种计算机（无论它看起来显得多么粗糙）能完成任何计算任务。陶尔切称其为“丘奇——图灵原则”。

这个原则似乎有点“同义反复”。陶尔切认为，同义反复掩盖了物理的真实性。计算结果的输出数据可能起到输入数据的作用。这就使被认为是可计算的问题归结为由图灵机完成的功能等级的限定。陶尔切顺带指出，那种认为所有这类机器实际上所能做的就是绘制一种包括它们本身在内的总体装置图的看法就如同要确定输入、输出间的功能关系那样是不精确的（一个多少有些重要性的观点被许多人搞紊乱了：即对输入变量作微小的变动就意味着在其相应的输出值中产生极大的变动）。更具说服力的是，陶尔切认为，有关可计算功能分类的精确性（或者说可想象的算法的分类精确性）在于它们在物理学上是可行的。数学之为物理学之侍女并非偶然。由此陶尔切将“丘奇——图灵原则”阐释为：每一个有限的可实现的物理体系均可由通用的典型计算机（通过有限的装置的操作）加以尽善尽美的模仿。

那么这是哪一类型的机器呢？很幸运，其形式体系并不深奥，总之可加以解释。这种机器有一个存储装置，它的容量原则上是无限的，但实际上在任何步骤中仅仅只涉及一个毕特的单位量。除存储装置外，该种机器还具有处理机（这种处理机的内部“量子”状态表征了计算程序）和输入/输出磁带，这种磁带每次仅能沿一个方向运行（进或退）。磁带的位置可以观测到（就量子力学的意义而言）。系统就整体规模来说的渐进（从一个计算步骤到另一个计算步骤）是由在一些适当的分类编排的希尔伯特空间范围内借助系统的状态矢量方面的某些单式算子的运算加以确定的，纵然问题的维（度）数通常由存储电池的数目支配（二节电池的功率就可以起作用），但问题却因单式转换矩阵本身的简化而简化了。单式转换矩阵的简化系因磁带每次只能依一个方向运动和只能包含一节存储电池这些必需条件所导致。每台计算机在单式转换矩阵结构上都是独一无二的。

总之，形式体系可以阐释，但详细情况的阐明却要联系其理论体系。陶尔切表明，量子计算机（如所定义的）能执行任何图灵机应能执行但却未能做到的计算，理由是基本的单式转换可以非经典的类似的方式与量子态一起混合。普通的量子计算发动机可以生产出来，但当然不是在传统机械的知识领域内。

首先，量子计算机应能产生真实可靠的随机数，而不是仅仅作出模拟，那些认为传统的机械会形成随机数的新硬件管理人员最好去阅读一下178页的《计算机程序编制艺术》（第二卷）一书。在该书中，D · E · 努斯解释了为什么在按键后给出的表明随机数的程序是不可靠的。陶尔切给出了两条实例程序。他接着说明了如何写程序（指对现时尚未问世的量子计算机而说）以证明贝尔（Bell）的有关量子相关性的基本量子特征的不相等性。其中甚至有多达62条的代数排列语言，模拟了爱因斯坦——波多斯基——罗森实验。

这种论证的有趣部分是关于量子计算机与外部世界的相互作用。为了判断这种行将问世的机器的功能，必须先在量子力学意义上将其内部状态“制备”到意义明确的水平，这与谈论“那是零位熵”是一码事。陶尔切自己认为，热力学第三定律在有限的时间内将达不到上述的状态。他又进一步认为，在宇宙的一隅，一段时间的渐进（如量子计算机）可由非单式转换矩阵确定。陶尔切宣称，掌握其规律无论就现实意义或从哲学角度来看都有重要价值。对此大概没有人会提出异议。

[Nature，1985年8月15日]