是否有“可以用它来制造图灵机的物质”的名称？

关于计算机科学的令人惊奇的事情之一是，物理实现在某种意义上是“不相关的”。人们已经成功地用几种不同的基材（继电器，真空管，分立晶体管等）构建了计算机。人们很快可能会成功地用非线性光学材料，各种生物分子和其他几种基材构建图灵完整的计算机。原则上，似乎有可能建立一个台球计算机。

然而，物理衬底不是完全无关紧要的。人们已经发现，某些组件集（尤其是 二极管电阻逻辑）是“不完整的”：无论您连接到电源上或彼此之间有多少组件，都存在某些非常简单的事情，它们无法实现做。（二极管电阻逻辑可以实现AND，OR，但不能实现NOT）。同样，某些连接组件的方法（特别是单层感知器）是“不完整的”：有些非常简单的事情是它们无法完成的。（单层感知器可以实现AND，OR，NOT，但不能实现XOR）。

是否有一个不太笨拙的短语：“可以用它来制造图灵机的物理事物”？或相反，“无论有多少，都不能构成图灵机的物理事物”？

有一阵子，我使用了“功能上完备的集合”或“通用门集”这一短语-或当与数学家交谈时，“可以实现功能上完备的集合的物理事物”-但有人告诉我这不是“完全正确。某些组件集可以实现功能上的完整集。但是不可能完全由这些组件来构建图灵完整的机器。例如，灯泡和手动操作的4路电灯开关可以实现功能上完整的设置（AND，OR，NOT，XOR等）；然而，不可能完全由电灯开关和灯泡构成图灵完整的机器，因为一个输出（电或光）的输出不能馈入下一个输入（机械旋转）。

相关：“可重复使用的通用性”概念是否有正式名称？而是否有“芯片出其中一个可以建立一个CPU”的名称？

我相信一个合适的术语是“图灵机物理实现”。

任何实现的主要问题是如何提供“无限磁带”或在更抽象的层次上提供无限内存。解决此问题的一个简单方法是使用特殊符号指示最后一个胶带方块。当图灵机到达时，它会进入一种特殊状态，需要用户干预，后者需要提供额外的磁带。然后，TM可以继续其操作。不幸的是，这样的“物理”实现涉及物理。如果宇宙是有限的，并且由于普朗克比例尺的限制，那么就可以使用有限数量的磁带。这是出现问题的地方，计算机科学家可能无法回答，而是物理学家无法解决。请注意，物理学家尚未就这些问题得出结论，这些问题被认为是P ≠ N P量级的主要开放问题。$P \neq NP$，因此计算机科学家不太可能解决这些问题。

您可以在Scott Aaronson的论文《NP完全问题和物理现实》中阅读更多内容，尤其是在“模拟和相对论”计算部分。

您也可以在以下页面中找到乐高实施（带有有限磁带）：http : //legoofdoom.blogspot.com/

物理学使用定义与系统关联的时间相关状态的概念和描述此状态如何演化的时间演化算子的​​理论对现实进行建模。一旦找到一个物理系统（在某些状态空间离散化之后）实现了Turing机器的状态空间，并且该交互作用具有根据（例如经过一些时间离散化）实现状态变化表的时间演化的交互作用项在图灵机的状态空间上，您已经找到了系统的图灵完备物理模型。因此可以说，您的系统“是”图灵完备的。

在研究量子计算时，您会发现有关物理理论对图灵计算模型的影响的讨论。例如，物理理论必须是可逆的。普通图灵机不共享的属性。然而，通用性没有任何损失，因为任何图灵机都可以用可逆的机器来模拟，并且有些开销可以权衡时间与空间等。

只是以为我要指出的是，模拟所有构成图灵完整计算机所需的逻辑的物理介质的完整性只能通过体现NAND门的能力来建立，因为所有其他门都可以从NAND门派生（一个可能会问到NAND门的组成是什么，这是一个非常聪明的问题，但这是NAND门一路下滑！）。

您应该看一下查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）的作品，以及他的启发。巴贝奇（Babbage）制造了一台物理计算机，将多项式函数列表到数学索引的打印表中（在过去，一you堆的书除了函数名和f（x）值表外什么都没有），他后来开始研究如何已经成为使用齿轮凸轮等的图灵完整计算机。他的儿子我相信这是他继续从事的工作，他们共同努力的唯一物理表现是功能齐全的机械ALU，这是您可能知道或可能不知道的那些机械计算器的基础。但是，这些项目的资金以当时可以制造的规模和方式作为机械计算机而下降，这是非常不切实际的。但是从那以后，尤其是在最近的事件中，人们经历了并正在继续查尔斯·巴贝奇的研究。这种方法可能让人们笑到了最后，因为有些人认为使串行CPU变得比现在更快的唯一方法是在CPU内实施其中的一些机械方法，从而避免了电磁波所引发的问题。我们现在使用的那个。力学似乎可以在任何规模上进行。

类似地，工作已经进入了所谓的量子计算机，该计算机试图通过量子理论来促进大型计算，但我不确定这一切如何工作。但这在物理上吸引了依赖量子理论的粒子物理实验。

我敢肯定，正在探索更多不同的计算媒介，甚至是沙漠中的岩石，但是我没有其中的经验。