从电脑信息论到量子计算机信息论

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1、从电脑信息论到量子计算机信息论从电脑信息论到量子计算机信息论王德奎1刘月生2（1四川绵阳日报社，四川绵阳，6210002河池学院政法系，广西宜州546300）摘要：综合“信息”的“双重解”结构，不管是强“不可克隆”，还是弱“不可克隆”，“结构信息”一般是“不可克隆”的。而不管是强“克隆”，还是弱“克隆”，“交换信息”一般是“克隆”的。而所谓的观察、测量，其本质也是一个“克隆”问题。但量子计算机（量脑）的计算本质，则不类似电脑是一个提高“克隆”质量的问题，而是一个把“不可克隆”的问题，转化为一个可观察、测量的“克隆”问题。关键词：电脑、量子计算机、双

2、重解结构、克隆、结构信息、交换信息、三旋理论一、电脑信息论有一个比知识更天然和更基础的概念，这个概念便是信息。但信息如若没有定义，则是个贫乏的概念，其他概念也不能据此得到表达和关联。而信息流的运作层面，要比知识的获取和传播更为基本。因此，信息尽管也通过语言传递，但也只在由知觉传递，由记忆储存。量子理论与相对论是二十世纪物理学两大支柱，也是二十世纪物理学所取得的最辉煌的成果。到1982年，Wotters和Zurek在《Nature》杂志上发表一篇短文，提出所谓的量子不可克隆定理：即一个未知的量子态不可能被完全精确复制。这个定理，虽然有人认为已经蕴涵在

3、量子态叠加原理的最基本的量子力学原理之中，其实质是量子态叠加原理的一个重要推论，但笔者不完全同意这个结论；量子不可克隆定理给量子信息的提取设置的不可逾越的界限，以及“量子态不可克隆原理”指明环境的不可避免地破坏量子的相干性，就已经能说明，克隆与不可克隆，其本质是介入传统问题的新视角。而且量子不可克隆定理已经开始能应对来自信息世界和信息社会新的智力挑战。然而早在17世纪的科学革命，使哲学家将其注意力从可知客体的本质转移到客体与认知主体之间的知识关系，随后而来的信息社会的发展以及现在管理信息圈的工具、组织、信息圈数百万人打发他们时间的语义环境的出现，信

4、息已上升为一个基本概念，并突出了信息与计算科学的概念、方法和理论基础。这是自人工智能早期工作以来就很清楚的事。特别是1948年，申农(Shannon)指出通信的极限而奠定的信息论基础；这个基础最初出发点似乎非常简单，但却不简单。申农定义的“信息”概念是，信息的最基本形式是某一事物的对与错。这个“对与错”，和“克隆与不可克隆”，介入信息的视角是完全不同的，其本质是电脑（电子计算机）信息论。因为“对与错”可以用一个二进制单位，或者说一个“比特”，以“1”或“0”的形式来表达。在这一过程中，申农有一个惊人的发现，通过信息编码来对付各种形式的干扰，能将信息

5、从一个地点传送到另一个地点。目前，关于电脑与信息研究，已经结出累累硕果，影响也日益广泛，可以说，现在信息论研究的三个范畴：A.狭义信息论；B.一般信息论；C.广义信息论，其本质都属于电脑信息论，即是可克隆的内容。同时申农的定义，使信息成为人们对事物了解的不确定性的消除或减少。这也是从“对与错”的角度下的定义，例如信源发出了某种情况的不了解的“对”的状态，即消除了不定性；并且能用概率统计的数学方法，来度量为定性被消除的量的大小：如以H（x）为信息熵，是信源整体的平均不定度；而信息I（p）是从信宿角度代表收到信息后消除不定性的程度，所以它只不在信源发出

6、的信息熵被信宿收到后才有意义。在排除干扰的理想情况下，信源发出的信号与信宿接收的信号一一对应，H（x）与I（p）二者相等。所以信息熵的公式也就是信息量的分式。当对数以2为底时，单位称比特（bit）,信息熵是l0g2=1比特。然而在热力学中，熵是物质系统状态的一个函数，它表示微观粒子之间无规则的排列程度，即表示系统的紊乱度。这正如一个系统中的信息量是它的组织化程度的度量，一个系统的熵就是它的无组织程度的度量；即这一个正好是那一个的负数。这也说明信息与熵是一个相反的量，信息是负熵，它表示系统获得后无序状态的减少或消除，即消除不定性的大小。然而，不管是语

7、法信息、语义信息、语用信息；离散信息、连续信息；二元信息、多元信息；自然信息，社会信息，科技信息，文艺信息，经济信息；前馈信息、反馈信息；真实信息、虚假信息；有用信息、无用信息；概率信息，突发信息，确定信息、模糊信息等，从应用、来源、载体分类来说多么复杂，但它们具有的，1、可识别；2、可转换；3、可传递；4、可加工处理；5、可多次利用（无损耗性）；6、在流通中扩充；7、主客体二重性；8、可度量性；9．可存储性；10．时效性；11．排序性等，都与“可克隆”的性质类似。特别是关于信息传输的有效性、可靠性、保密性和认证性研究中，例如信源熵的定义、量化，信

8、源编码、信道编码、加密编码、解密编码，以及关于信息的计量、发送、传递、交换、接收和储存等问题，更是属于的电脑信息论的内容。