關(guān)于量子技術(shù)的幾點(diǎn)哲學(xué)思考
吳國(guó)林
華南理工大學(xué)科學(xué)技術(shù)哲學(xué)研究中心
摘要：量子技術(shù)是基于量子力學(xué)和量子信息理論的新型技術(shù)，它不同于經(jīng)典技術(shù)。量子技術(shù)具有迭加性、相干性、全同性、糾纏性或隧道效應(yīng)等特點(diǎn)。量子技術(shù)的發(fā)展并不具有技術(shù)的自主性，而是量子科學(xué)的應(yīng)用。量子技術(shù)對(duì)于確認(rèn)量子實(shí)在具有重要作用，它支持了波函數(shù)的實(shí)在性。
關(guān)鍵詞：經(jīng)典技術(shù)；量子技術(shù)；量子信息；自主性
自1900年能量子概念誕生以來(lái)，在近1個(gè)世紀(jì)的探索中，量子力學(xué)取得了極大的進(jìn)展。但是與量子力學(xué)的成長(zhǎng)相伴隨的是，有關(guān)量子力學(xué)的論爭(zhēng)一致沒(méi)有停下來(lái)。1935年愛(ài)因斯坦、波多爾斯基和羅森在《物理評(píng)論》發(fā)表了《能認(rèn)為量子力學(xué)對(duì)物理實(shí)在的描述是完備的嗎？》一文，引發(fā)了對(duì)量子力學(xué)基本問(wèn)題的論爭(zhēng)，進(jìn)而引發(fā)了20世紀(jì)70年代以來(lái)，一連串的物理實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)貝爾不等式。迄今為止的EPR實(shí)驗(yàn)中，總的傾向是支持量子力學(xué)的。
原來(lái)作為佯謬的EPR論證，在20世紀(jì)90年代獲得了新的生命：EPR關(guān)聯(lián)不僅不是佯謬，而且是一種重要的資源。1993年，研究量子信息的權(quán)威本內(nèi)特（C. H. Bennett）等四個(gè)國(guó)家的6位科學(xué)家聯(lián)合在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表題為《經(jīng)由經(jīng)典和EPR通道傳送未知量子態(tài)》的論文，引出了一系列富有成效的研究。1997年9月，中國(guó)科技大學(xué)學(xué)者潘建偉與荷蘭博士波密斯特爾等合作完成了“實(shí)驗(yàn)量子隱形傳態(tài)”[[1]] 在《自然》雜志報(bào)道了量子隱形傳態(tài)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該文是將量子力學(xué)原理應(yīng)用到量子信息處理研究的一個(gè)重大實(shí)驗(yàn)突破。2000年，本內(nèi)特等在《自然》雜志上撰文認(rèn)為，量子信息理論已開(kāi)始將量子力學(xué)與經(jīng)典信息結(jié)合起來(lái)，成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。[[2]] 量子隱形傳態(tài)（quantum teleportation）基于量子糾纏，量子糾纏是量子信息的根本性特點(diǎn)。20世紀(jì)后半期，量子計(jì)算、量子密鑰分配算法和量子糾錯(cuò)編碼等3種基本思想的出現(xiàn)，標(biāo)志著以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的量子信息論基本形成。量子信息論及其相應(yīng)的成功實(shí)驗(yàn)催生了量子技術(shù)的誕生。
本文將初步討論量子技術(shù)所引出的幾個(gè)哲學(xué)問(wèn)題。 一、量子技術(shù)與量子科學(xué)的關(guān)系
關(guān)于科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系，是技術(shù)哲學(xué)的一個(gè)基本問(wèn)題。為討論問(wèn)題的方便，我們把量子力學(xué)與量子信息論統(tǒng)稱(chēng)為量子科學(xué)。
一般而言，從技術(shù)本身（實(shí)際上是經(jīng)典技術(shù)）來(lái)看，我們把技術(shù)的要素主要分為經(jīng)驗(yàn)性要素、實(shí)體性要素與知識(shí)性要素。技術(shù)是由這三類(lèi)要素相互作用生成的。經(jīng)驗(yàn)性要素主要是經(jīng)驗(yàn)、技能等這些主觀性的技術(shù)要素，主要強(qiáng)調(diào)技術(shù)具有實(shí)踐性。實(shí)體性要素主要以生產(chǎn)工具、設(shè)備為主要標(biāo)志，主要強(qiáng)調(diào)技術(shù)具有直接變革物質(zhì)世界的能力，變革天然自然、人工自然或技術(shù)人工物。知識(shí)性要素主要是以技術(shù)知識(shí)為標(biāo)志，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代技術(shù)受技術(shù)理論和科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用的直接影響。[[3]]
我認(rèn)為，量子技術(shù)也包括這三類(lèi)要素，量子經(jīng)驗(yàn)性要素、量子實(shí)體性要素和量子知識(shí)性要素。量子經(jīng)驗(yàn)性要素表明量子技術(shù)的使用也需要有人的經(jīng)驗(yàn)的積累，但它并不構(gòu)成量子技術(shù)的主要性要素，這一要素的作用可以忽略。量子實(shí)體性要素是量子知識(shí)性要素的載體，表現(xiàn)為量子技術(shù)人工物（量子技術(shù)客體）。量子知識(shí)性要素主要是指量子技術(shù)是量子力學(xué)和量子信息論等量子理論的應(yīng)用。沒(méi)有量子理論就不可能有量子技術(shù)，也不可能憑宏觀的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)發(fā)明出量子技術(shù)人工物。
下面我們將討論的激光器、晶體管與掃描隧道顯微鏡等，它們都是量子理論的直接或間接的發(fā)明物，量子信息技術(shù)更是量子理論的產(chǎn)物。因此，量子技術(shù)必定是量子理論的應(yīng)用。
量子技術(shù)的進(jìn)展特別表現(xiàn)為量子技術(shù)人工物的發(fā)明，具體表現(xiàn)為以下幾種情況：
?。?）1900年，物理學(xué)家普朗克提出了“能量子”概念，標(biāo)志著量子力學(xué)新紀(jì)元的開(kāi)始。愛(ài)因斯坦于1905年提出了“光量子假說(shuō)”以解釋“光電效應(yīng)”。1916年，愛(ài)因斯坦指出輻射有兩種形式：自發(fā)輻射和受激輻射。受激輻射成為激光器的發(fā)明的重要理論基礎(chǔ)。受激輻射是指一個(gè)處于高能態(tài)的粒子在一個(gè)頻率適當(dāng)?shù)妮椛淞孔拥淖饔孟?，?huì)躍遷到低能態(tài)，并發(fā)射一個(gè)頻率和運(yùn)動(dòng)方向同入射量子全同的輻射量子。受激輻射和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)概念、無(wú)線電電子學(xué)中的反饋概念、光子學(xué)中的干涉儀器件綜合起來(lái)形成了激光器的思想。激光技術(shù)是以量子理論為主的現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合孕育出來(lái)的一門(mén)科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歷史不僅充分顯示出量子理論對(duì)激光技術(shù)發(fā)明的預(yù)見(jiàn)性。
?。?）1926年，狄拉克在薛定諤的多體波函數(shù)啟示下，研究全同粒子系統(tǒng)。他發(fā)現(xiàn)，如果描述全同粒子的多體波函數(shù)是對(duì)稱(chēng)的，這些粒子將服從玻色—愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)。如果這一波函數(shù)是反對(duì)稱(chēng)的，這些粒子將服從費(fèi)米—狄拉克統(tǒng)計(jì)。1928年，索未菲將費(fèi)米—狄拉克統(tǒng)計(jì)用于電子氣體，發(fā)展出了量子的金屬自由電子氣體模型，這是不同于經(jīng)典的自由電子氣的新的、量子機(jī)制的金屬電子論。后經(jīng)布洛赫研究，提出了固體的能帶論，后有固體量子論的提出。最終在貝爾實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃下，并在量子力學(xué)的指導(dǎo)下研究固體量子理論，1947年晶體管得到發(fā)明。
（3）量子力學(xué)中有一個(gè)著名的量子效應(yīng)，即量子隧道效應(yīng)。在經(jīng)典物理中，粒子不能越過(guò)能量大于它的勢(shì)壘而進(jìn)入到另一個(gè)區(qū)域。而在量子力學(xué)中，即使粒子能量小于勢(shì)壘高度，粒子仍有一定的概率能穿透勢(shì)壘而進(jìn)入勢(shì)壘后的區(qū)域，好像在勢(shì)壘中有一個(gè)“隧道”能使少量粒子穿過(guò)而進(jìn)入壘后區(qū)域，這就是量子隧道效應(yīng)。1981年，IBM公司蘇黎士實(shí)驗(yàn)室的賓尼和羅雷爾利用電子的隧道效應(yīng)制成了掃描隧道顯微鏡(STM)。STM正是利用隧道電流對(duì)間距a變化的敏感性來(lái)工作的。STM的掃描過(guò)程描述為，針尖在掃描控制系統(tǒng)的控制下，可沿樣品表面作三維移動(dòng)，隨著樣品表面的起伏，針尖—樣品間距將發(fā)生變化，隧道電流隨之變化。STM發(fā)明以后，相繼誕生了一系列在工作模式、組成結(jié)構(gòu)及主要性能與STM相似的顯微儀器，構(gòu)成了一個(gè)不斷發(fā)展的“掃描探針顯微鏡”家族，它們具有廣泛測(cè)量與微加工等用途。
?。?）量子力學(xué)與信息科學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了量子信息技術(shù)。量子信息（quantum information）是近10年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外高度關(guān)注的重要理論問(wèn)題和技術(shù)問(wèn)題。
上述的四種量子技術(shù)中，前三種情形是通常意義上的量子理論對(duì)量子技術(shù)的啟示或某種程度的應(yīng)用，它們并沒(méi)有帶來(lái)大規(guī)模的量子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，量子理論與量子技術(shù)之間的關(guān)系有的是直接的，有的則是間接的。第四種量子技術(shù)，即量子信息技術(shù)直接建立在量子理論的基礎(chǔ)之上，而且還建立了量子信息論，將量子理論的研究與應(yīng)用提升到一個(gè)新的水平，為量子技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景，量子信息技術(shù)以量子糾纏作為其基本標(biāo)志。前三種量子技術(shù)的產(chǎn)生時(shí)期都是將量子糾纏（包括EPR關(guān)聯(lián)）作為一個(gè)概念或作為一種有待確定的東西或佯謬來(lái)看待，而量子信息技術(shù)則是將量子糾纏作為一個(gè)基本的物理性質(zhì)或物理事實(shí)來(lái)看待，這就是說(shuō)，量子糾纏從概念或佯謬到科學(xué)事實(shí)是量子技術(shù)發(fā)生突變的分界判據(jù)。
實(shí)際上，量子技術(shù)已正在形成相當(dāng)大的一個(gè)高技術(shù)群。道林（Jonathan P. Dowling）和密爾本（Gerard J. Milburn）在《量子技術(shù)：第二次量子革命》中，將量子技術(shù)分為五大類(lèi)：量子信息技術(shù)、量子電機(jī)系統(tǒng)、相干量子電動(dòng)學(xué)、量子光學(xué)和相干物質(zhì)技術(shù)。量子信息技術(shù)包括量子算法、量子密碼學(xué)、量子信息論；量子電機(jī)系統(tǒng)包括單自旋磁力共振顯微鏡方法；相干量子電子學(xué)包括超導(dǎo)量子電路、量子光子學(xué)、自旋學(xué)、分子相關(guān)量子電子學(xué)、固態(tài)量子計(jì)算機(jī)；量子光子學(xué)包括量子光學(xué)干涉儀、量子微影術(shù)和顯微鏡方法、光子壓縮、非相互作用成像、量子隱形傳態(tài)；相干物質(zhì)技術(shù)包括原子光學(xué)、量子原子引力梯度測(cè)量?jī)x、原子激光。[[4]] 這里的分類(lèi)中，也有交叉，比如，量子隱形傳態(tài)不僅可以用光子偏振等實(shí)現(xiàn)，也可以利用原子等微觀粒子的性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，量子隱形傳態(tài)可以歸入量子信息技術(shù)之中。比如，戴葵等在《量子信息技術(shù)引論》中，將隱形傳態(tài)歸入量子信息技術(shù)。[[5]]
通常的技術(shù)是經(jīng)典技術(shù)，它能夠在經(jīng)典力學(xué)的框架中得到理解。對(duì)于量子技術(shù)來(lái)說(shuō)，有兩種力學(xué)推動(dòng)它的產(chǎn)生，一是從實(shí)踐上來(lái)看，技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)器件的小型化，最終這些器件將在長(zhǎng)度上到達(dá)納米尺度，在作用量上到達(dá)普朗克常數(shù)的尺度。按照莫爾定律，計(jì)算機(jī)芯片的集成度每18個(gè)月將翻一番。當(dāng)集成電路線寬小于0.1微米時(shí)，量子效應(yīng)開(kāi)始影響電子的正常運(yùn)動(dòng)，解決問(wèn)題的一種途徑只能利用量子力學(xué)理論來(lái)解決。二是從更基礎(chǔ)的意義上看，量子力學(xué)的原理給我們?cè)诮?jīng)典的框架內(nèi)改進(jìn)器件的性能提供了可能。如果以普朗克為代表的起始于20世紀(jì)初的第一次量子革命，主要是檢驗(yàn)量子力學(xué)是否正確和完備，僅有少量的基于量子力學(xué)的量子技術(shù)產(chǎn)品的問(wèn)世，那么，第二次量子革命起始于20世紀(jì)末，通過(guò)利用量子力學(xué)的有關(guān)規(guī)律和原理，發(fā)展新的量子技術(shù)。量子技術(shù)在于利用量子科學(xué)的規(guī)律來(lái)組織和控制微觀復(fù)雜系統(tǒng)的組成。
顯然，量子技術(shù)就是量子科學(xué)的應(yīng)用。于是，我們可以作如下的界定：量子技術(shù)就是建立在量子力學(xué)和量子信息論基礎(chǔ)之上的新型技術(shù)。沒(méi)有量子理論就不可能有量子技術(shù)，也不可能憑宏觀的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)發(fā)明出量子技術(shù)人工物。不論是前面的激光器、晶體管，還是掃描隧道顯微鏡等，它們都是量子理論的直接或間接的發(fā)明物，量子信息技術(shù)更是量子理論的產(chǎn)物。因此，量子技術(shù)必定是量子理論的應(yīng)用。 2 量子技術(shù)與經(jīng)典技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別
量子技術(shù)作為一種新型技術(shù)，它具有不同于經(jīng)典技術(shù)的新特點(diǎn)，具有下述的一個(gè)或幾個(gè)量子性質(zhì)：
?。?）量子迭加性。量子力學(xué)中的態(tài)疊加原理可以描述為：若量子力學(xué)系統(tǒng)可能處于和 描述的態(tài)中，那么 中的線性疊加態(tài)也是系統(tǒng)的一個(gè)可能態(tài)。如果一個(gè)量子事件能夠用兩個(gè)或更多可分離的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么，系統(tǒng)的態(tài)就是每一可能方式的同時(shí)迭加。
?。?）量子相干性。所謂相干性，是指波在傳播時(shí)，其物理量在不同地點(diǎn)或不同時(shí)間的某種相關(guān)特性，它是由波的相位的變化而產(chǎn)生的。比如，光通過(guò)雙縫衍射后，就會(huì)在接受屏上產(chǎn)生明暗相間的紋。在量子力學(xué)中，微觀事物都具有波動(dòng)性，它們可以用量子態(tài)來(lái)描述。這些量子態(tài)之間可以發(fā)生相互干涉，這就是量子相干性。量子相干性也是一種整體性，它使得既有局域的自由與全域的粘連相統(tǒng)一。
?。?）量子隧道效應(yīng)。在經(jīng)典力學(xué)被排除存在粒子的區(qū)域，量子粒子可能在此區(qū)域被發(fā)現(xiàn)。在經(jīng)典力學(xué)中可以存在粒子的區(qū)域，量子粒子可能在此區(qū)域不被發(fā)現(xiàn)。
?。?）全同性原理。在量子力學(xué)中，存在全部?jī)?nèi)稟屬性（質(zhì)量、電荷、自旋等）完全相同的全同粒子。全同性原理是指全同粒子具有無(wú)法分辨性。它告訴我們，如果交換系統(tǒng)中任意兩個(gè)全同粒子所處的狀態(tài)和地位，將不會(huì)表現(xiàn)出任何可以觀察的經(jīng)典物理效應(yīng)。
?。?）量子糾纏性。分離態(tài)是兩個(gè)子系統(tǒng)純態(tài)的直積態(tài)；反之，如果復(fù)合體系的一個(gè)純態(tài)不能寫(xiě)成兩個(gè)子系統(tǒng)純態(tài)的直積態(tài)，則該純態(tài)就是一個(gè)糾纏態(tài)。也就是說(shuō)，量子糾纏是指兩個(gè)（或多個(gè)）量子系統(tǒng)的態(tài)之間具有關(guān)聯(lián)性，而且是一種非定域的關(guān)聯(lián)。
上述這些量子性質(zhì)中的一個(gè)或幾個(gè)應(yīng)用到現(xiàn)行或正在涌現(xiàn)的技術(shù)之中，就成為量子技術(shù)。盡管這些量子理論的原理已發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，但是，我們應(yīng)用這些原理來(lái)設(shè)計(jì)的量子器件并不多。除了基本的量子力學(xué)的基本原理之外，量子技術(shù)將需要一系列的通用的特殊工具，這些工具包括：測(cè)量學(xué)、量子控制、量子通信和量子計(jì)算。
按照量子技術(shù)與量子科學(xué)之間的間接或直接的關(guān)系，我們可以把量子技術(shù)分為廣義量子技術(shù)與狹義量子技術(shù)。廣義的量子技術(shù)是指量子技術(shù)的形成或多或少受到量子理論的直接或間接影響，包括在觀念上的影響，如晶體管發(fā)明等。而狹義的量子技術(shù)就是指技術(shù)的形成直接依賴(lài)于量子理論，它受到了量子科學(xué)的直接影響。比如，掃描隧道顯微鏡、量子信息技術(shù)等。
狹義量子技術(shù)形成的標(biāo)志是大規(guī)模的、各種類(lèi)型或性質(zhì)的量子器件的生產(chǎn)成為可能，標(biāo)志著量子產(chǎn)業(yè)正在出場(chǎng)。從另一個(gè)角度來(lái)看，大規(guī)模的量子技術(shù)的開(kāi)發(fā)與使用離不開(kāi)量子控制技術(shù)。比如，通過(guò)量子控制技術(shù)來(lái)保證量子技術(shù)的穩(wěn)定性。
量子技術(shù)是量子科學(xué)的應(yīng)用。量子技術(shù)并不獨(dú)立于經(jīng)典技術(shù)，它們之間的聯(lián)系主要表現(xiàn)在：
?。?）量子技術(shù)與經(jīng)典技術(shù)都需要有實(shí)體性人工物作為載體。就如經(jīng)典物理學(xué)與量子力學(xué)的聯(lián)系一樣，經(jīng)典技術(shù)可以歸結(jié)為量子技術(shù)的特殊情形。
?。?）量子技術(shù)與經(jīng)典技術(shù)都是描述技術(shù)的不同層面，是相互聯(lián)系的。量子技術(shù)與經(jīng)典技術(shù)是相互補(bǔ)充、相互統(tǒng)一的。量子技術(shù)的處理都不能離開(kāi)經(jīng)典技術(shù)，量子技術(shù)必須要有經(jīng)典技術(shù)作為輔助手段，或者說(shuō)，盡管量子技術(shù)處理的是量子信息與微觀客體，但是，量子技術(shù)最終都離不開(kāi)經(jīng)典技術(shù)，微觀的量子現(xiàn)象都必須呈現(xiàn)為客觀的經(jīng)典現(xiàn)象。
?。?）從實(shí)際的操作層面來(lái)看，量子技術(shù)都必須轉(zhuǎn)換為經(jīng)典技術(shù)，并對(duì)經(jīng)典世界產(chǎn)生不同于經(jīng)典技術(shù)的作用。量子技術(shù)最終要轉(zhuǎn)變成為經(jīng)典技術(shù)，即量子技術(shù)中總有從微觀到經(jīng)典的轉(zhuǎn)換過(guò)程。量子技術(shù)的經(jīng)典結(jié)果是波函數(shù)的絕對(duì)值的平方后的東西，也就是具有非線性?？梢?jiàn)，量子技術(shù)系統(tǒng)的經(jīng)典輸出與量子輸入之間是非線性關(guān)系。
（4）從信息的傳送通道來(lái)看，經(jīng)典技術(shù)處理經(jīng)典信息，而量子技術(shù)處理量子信息，但是，經(jīng)典信息與量子信息都必須有經(jīng)典信道才能完成經(jīng)典或量子信息的傳遞。
量子技術(shù)與經(jīng)典技術(shù)更有本質(zhì)的區(qū)別，主要表現(xiàn)為兩點(diǎn)：
（1）兩者依據(jù)的科學(xué)理論不一樣。量子技術(shù)一定依賴(lài)于量子理論的指導(dǎo)，而經(jīng)典技術(shù)不一定依賴(lài)于科學(xué)理論的指導(dǎo)。就經(jīng)典技術(shù)來(lái)說(shuō)，有的經(jīng)典技術(shù)依賴(lài)于科學(xué)；有的經(jīng)典技術(shù)并不依賴(lài)于科學(xué)；有的經(jīng)典技術(shù)就是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，或者來(lái)源于勞動(dòng)者的反復(fù)操作所形成的技能。實(shí)際上，技術(shù)的起源早于科學(xué)。經(jīng)典技術(shù)有其自身的發(fā)展邏輯。但是，量子技術(shù)必須依賴(lài)于量子理論，量子技術(shù)不可能按照經(jīng)典技術(shù)的邏輯而推演出來(lái)，就如量子力學(xué)與量子信息論不可能從經(jīng)典力學(xué)中推演出來(lái)。從科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系來(lái)看，當(dāng)代最先進(jìn)的經(jīng)典技術(shù)依賴(lài)的是經(jīng)典科學(xué)；量子技術(shù)依賴(lài)的是量子科學(xué)，包括量子力學(xué)與量子信息理論。
?。?）從信息的傳遞來(lái)看，技術(shù)總是要對(duì)一定的信息進(jìn)行處理。從海德格爾的現(xiàn)象學(xué)來(lái)看，只有當(dāng)技術(shù)在被使用，并不被作為一個(gè)對(duì)象來(lái)使用時(shí)，技術(shù)本質(zhì)才能被揭示出來(lái)。也就是說(shuō)，技術(shù)只有與現(xiàn)實(shí)世界相聯(lián)系時(shí)，才成為其自身。顯然，技術(shù)只有與世界相糾纏，并與世界成為一個(gè)構(gòu)成性的視域時(shí)，技術(shù)自身就顯現(xiàn)出來(lái)了。每一技術(shù)被使用總會(huì)有信息的傳遞和被處理，量子技術(shù)以量子信息的傳遞為根本，而經(jīng)典技術(shù)則以經(jīng)典技術(shù)為傳遞根本。量子信息與經(jīng)典信息有如下的區(qū)別：經(jīng)典信息不具有相干性和糾纏性，而量子信息具有相干性和糾纏性；經(jīng)典信息可以完全克隆，而量子信息不可克隆（no-cloning）；經(jīng)典信息可以完全刪除，而量子信息不可以完全刪除；經(jīng)典信息在四維時(shí)空中進(jìn)行，速度不快于光速，而量子信息則在內(nèi)部空間中進(jìn)行，量子信息的變換可大大快于經(jīng)典信息。[[6]] 3 兩點(diǎn)思考
量子技術(shù)對(duì)技術(shù)哲學(xué)的一些基本問(wèn)題，帶來(lái)了新的思考。限于篇幅，這里僅討論量子技術(shù)的自主性問(wèn)題、量子技術(shù)對(duì)科學(xué)哲學(xué)中的量子實(shí)在的意義。
?。?）量子技術(shù)是自主的嗎?
所謂技術(shù)的自主性，是指技術(shù)最終依賴(lài)于自身，它本身就是目的，它是趨于封閉和自我決定的有機(jī)體。技術(shù)的自主性強(qiáng)調(diào)其主導(dǎo)力量是技術(shù)的內(nèi)在邏輯。復(fù)雜的、獨(dú)立的技術(shù)系統(tǒng)是由技術(shù)本身形成的，而不是由社會(huì)形成的。正如主張技術(shù)自主論的技術(shù)哲學(xué)家埃呂爾說(shuō)：“自主技術(shù)意味著技術(shù)最終依賴(lài)于自己，它制定自己的路徑，它是首要的而不是第二位的因素，它必須被當(dāng)作‘有機(jī)體’，傾向于封閉和自我決定：它本身就是目的”。[[7]] 技術(shù)自主論認(rèn)為，技術(shù)自主性主要表現(xiàn)在技術(shù)具有一定的獨(dú)立性、自在性與自我擴(kuò)展性。盡管技術(shù)受到科學(xué)與社會(huì)的影響，但技術(shù)是決定自身發(fā)展的重要因素，技術(shù)有自身發(fā)展的邏輯。
現(xiàn)在我們考查一下量子技術(shù)是否是自主的,最終依賴(lài)于量子技術(shù)自身。由于量子技術(shù)主要依賴(lài)于量子力學(xué)和量子信息論，否則就不可能有量子技術(shù)。比如，1994年，AT&T公司的肖爾（Peter Shor）發(fā)現(xiàn)了Shor算法，這個(gè)算法被稱(chēng)為“Shor大數(shù)因子化”的量子算法，它基于量子傅立葉變換。量子傅立葉變換所需要進(jìn)行的運(yùn)算與位數(shù)是多項(xiàng)式關(guān)系而不是指數(shù)關(guān)系，從而使肖爾的量子算法是一個(gè)多項(xiàng)式算法，是一個(gè)有效算法。量子肖爾算法之所以能夠成功，并克服原來(lái)的經(jīng)典計(jì)算復(fù)雜性，在于它充分利用了相位的相干性、相消性與量子計(jì)算的并行性，從而具有指數(shù)加速的特點(diǎn)。
可見(jiàn)，量子技術(shù)不具有自主性，它的發(fā)展受到了量子力學(xué)和量子信息論的極大的影響。而經(jīng)典技術(shù)可以是技能的產(chǎn)品，不一定需要有科學(xué)的指導(dǎo)，經(jīng)典技術(shù)的演化具有較強(qiáng)的自主性。但是，如果沒(méi)有量子力學(xué)和量子信息論的理論和實(shí)驗(yàn)的重大進(jìn)展，那么量子技術(shù)就難以取得質(zhì)的飛躍，而且量子技術(shù)還受到量子控制論的影響。量子控制是形成量子技術(shù)的關(guān)鍵因素。正如道林（Jonathan P. Dowling）和密爾本（Gerard J. Milburn）在《量子技術(shù)：第二次量子革命》中所說(shuō)：“如何沒(méi)有與控制系統(tǒng)，反饋，前饋和錯(cuò)誤糾正等相整合，就沒(méi)有復(fù)雜技術(shù)能夠起作用。……對(duì)于未來(lái)量子技術(shù)來(lái)說(shuō)，最根本的任務(wù)是發(fā)展量子控制論的一般原理?！盵[8]] 量子技術(shù)不具有自主性，也正反映了20世紀(jì)以來(lái)，技術(shù)的科學(xué)化趨勢(shì)。
?。?）量子技術(shù)對(duì)確認(rèn)波函數(shù)的實(shí)在性具有重要作用。
科學(xué)實(shí)在就是科學(xué)理論和科學(xué)實(shí)驗(yàn)共同所構(gòu)建的實(shí)在。量子實(shí)在是量子物理學(xué)所構(gòu)建的實(shí)在，它是本體實(shí)在在量子世界的反映、呈現(xiàn)或隱喻。[[9]] 量子實(shí)在也就是由量子科學(xué)所揭示的實(shí)在。在量子力學(xué)中，波函數(shù)（幾率幅）的實(shí)在性一直是有爭(zhēng)論的。薛定諤認(rèn)為波函數(shù)是物理波，用波包代表粒子。而“正統(tǒng)”的哥本哈根解釋認(rèn)為，波函數(shù)代表幾率波，幾率波具有物理實(shí)在性，它具有潛在性。玻恩的幾率波解釋認(rèn)為，波并不象經(jīng)典波那樣代表什么實(shí)在的物理量的波動(dòng)，它只不過(guò)是關(guān)于粒子的各種物理量的幾率分布的數(shù)學(xué)描述而已，幾率波解釋只是將波的振幅的平方與各種物理量的測(cè)量值之間建立起了幾率的關(guān)系。玻恩的波函數(shù)與量子實(shí)在并沒(méi)有直接的聯(lián)系。
普特南(H. Putnam)提出無(wú)奇跡論證（no miracle argument）為實(shí)在論進(jìn)行辯護(hù)：如果我們不相信我們的理論為真，那么我們只能承認(rèn)我們理論成功是一個(gè)奇跡。[[10]] 哈金(I. Hacking)利用“實(shí)驗(yàn)論證”為實(shí)在論進(jìn)行辯護(hù)：某個(gè)理論概念是否真實(shí)存在，取決于我們能否運(yùn)用它來(lái)研究其他理論概念或復(fù)雜現(xiàn)象。[[11]]
科學(xué)哲學(xué)中的實(shí)在問(wèn)題不僅僅是一個(gè)科學(xué)哲學(xué)的問(wèn)題，還是技術(shù)哲學(xué)的問(wèn)題?？茖W(xué)中所揭示的實(shí)在不僅是一個(gè)理論問(wèn)題，而且必須受到經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)，而技術(shù)是經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)的重要根據(jù)。猶太哲學(xué)家布伯（Martin Buber）區(qū)分了兩種實(shí)在，它在（it-reality）與你在（thou-reality）。他認(rèn)為，人與它在的關(guān)系只有借助于技術(shù)手段。[[12]] 客觀實(shí)在問(wèn)題必須要由其實(shí)踐效應(yīng)來(lái)說(shuō)明。但量子技術(shù)的出現(xiàn)有利于支持波函數(shù)具有實(shí)在性。
量子信息技術(shù)是以量子態(tài)為信息載體的技術(shù)。量子信息技術(shù)表明，波函數(shù)就是量子實(shí)在與量子信息的統(tǒng)一。用量子態(tài)來(lái)表示信息是研究量子信息的出發(fā)點(diǎn)，有關(guān)信息的所有問(wèn)題都必須采用量子力學(xué)理論來(lái)處理，信息的演化遵從薛定諤方程，信息傳輸就是量子態(tài)在量子通道中的傳送，信息處理（計(jì)算）是量子態(tài)的幺正變換，信息提取便是對(duì)量子系統(tǒng)實(shí)行量子測(cè)量。可見(jiàn)由于量子技術(shù)，人類(lèi)控制自然的深度已經(jīng)從宏觀深入也微觀了。原來(lái)“相當(dāng)虛”的波函數(shù)已經(jīng)成為一種量子實(shí)在，現(xiàn)在可以通過(guò)量子控制技術(shù)來(lái)加以控制了。從量子計(jì)算與量子算法來(lái)看，波函數(shù)（或幾率幅）與算符都具有物理實(shí)在的意義，波函數(shù)描述了微觀物質(zhì)（量子系統(tǒng)）的狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)（演化）性質(zhì)，微觀客體的運(yùn)動(dòng)具有可逆性，而算符描述了微觀物質(zhì)相互作用的性質(zhì)，測(cè)量?jī)x器對(duì)量子系統(tǒng)的作用就等效于一個(gè)力學(xué)量算法作用在波函數(shù)上。
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