刚刚，图灵奖颁给量子密码学之父！40年前泳池闲聊，催生数十亿美元产业_Bennett_物理_科学史

新智元报道

编辑：编辑部

【新智元导读】2025年的图灵奖重磅揭晓！这一届的图灵奖，颁给了量子信息双雄Bennett和Brassard。40年前的海滩偶遇，让两人联手，直接改写了全人类的未来通信和计算。

就在刚刚，2025 ACM图灵奖公布。

这一届的图灵奖，颁给了量子信息科学的奠基人——Charles H. Bennett和Gilles Brassard！

这一次，ACM表彰了他们在量子信息科学基础、变革安全通信与计算领域所做出的核心贡献。

这是自1966年以来，图灵奖首次颁给了与量子物理相关的工作。

这不仅是对两位物理学/计算机科学双栖巨匠的致敬，更是计算科学史上的一个里程碑 ：图灵奖从深度学习的高峰，正式回归了计算的物理本质。

ACM图灵奖常被誉为「计算机界的诺贝尔奖」，奖金100万美元，由谷歌提供资金支持

网友们纷纷表示，二人获奖，实至名归！

图灵奖尘埃落定

量子信息双杰加冕

Charles H. Bennett与Gilles Brassard的名字，在物理学与计算科学的交汇处已经回响了四十多年。

一位是在IBM深耕半个世纪的美国物理学家，一位是13岁就上大学的加拿大计算机科学家。

四十多年前，他们在波多黎各的海滩上偶然相遇，由此开启了一段跨界物理学与计算机科学的传奇合作。

他们发明了量子密码学，发现了量子***传态，几乎凭两个人的力量，把「量子信息科学」从一个边缘课题变成了今天价值数十亿美元的全球产业。

值得一提的是，他们获奖恰逢联合国将2025年定为「国际量子科学与技术年」。

「泳池」里的量子革命

对Bennett和Brassard来说，他们的合作的起点在1***9年波多黎各圣胡安的一片海滩上。

当时，两人都在参加IEEE计算机科学基础年会。

Bennett是IBM研究院的物理学家，Brassard是刚从康奈尔拿到博士学位的年轻计算机科学家，安排在会议最后一天做密码学报告。

Bennett注意到了他的名字，觉得这个人可能会对一个疯狂的想法感兴趣。

于是，在海里游泳的时候，Bennett径直游向了这个素不相识的加拿大人，开口就聊起了一件匪夷所思的事：

他的老朋友Stephen Wiesner发明了一种用量子力学制造「不可伪造钞票」的方法。

「我当时在水里走不开，只好礼貌地听他讲，」Brassard后来回忆道。

但随着他意识到这个奇特的方案是严肃的科学，怀疑很快变成了着迷。「这大概是我职业生涯中最离奇、也最魔幻的时刻。」

Brassard一针见血地指出了量子货币方案中的一个漏洞——伪造钞票固然不可能，但花钱也极其困难，因为只有发行者才能验证真伪。于是，他提议把Wiesner的方案跟密码学技术结合。

10分钟后，等两人游回岸上时，核心思路已经敲定。

这场泳池里的「搭讪」，催生了人类历史上第一个量子密码学协议。

Gilles Brassard（左）和Charles Bennett（右）是全球首批将量子物理学与信息论联系起来的科学家

BB84

物理定律守护的绝对安全

1984年，Bennett和Brassard发表了那篇改变一切的论文「Quantum Cryptography: Public Key Distribution and Coin Tossing」，提出了以他们姓名首字母命名的BB84协议。

而这，也是世界上第一个量子密钥分发（QKD）方案。

***s://arxiv.org/pdf/2003.06557

它解决的是一个古老的密码学难题：两个人如何在不安全的通信线路上，建立一个真正安全的加密密钥？

传统密码学的安全性建立在数学难题上——比如大整数分解「很难算」。

但「很难」不等于「不可能」。

而BB84的革命性在于，它的安全性不依赖任何数学***设，而是直接建立在物理定律之上。

根据海森堡测不准原理，量子态无法在不引起扰动的情况下被复制或测量——

任何窃听行为都会导致量子态坍缩，在信息中留下不可抹除的痕迹，通信双方一定能察觉。

这不是工程上的「很难被破解」，而是物理学上的「不可能被破解」。

1989年10月，恰好是波多黎各初次相遇整整10年后，他们的实验成功运转，在30厘米的距离上完成了量子密钥分发的实验演示。

如今，BB84的变种已在全球量子通信网络中投入使用，卫星链接的演示距离已超过1000公里。

量子***传态

从哲学奇观到实用***

如果说BB84改写了密码学的规则，那么1993年Bennett和Brassard的另一项发现，则直接挑战了人们对「信息传输」的根本理解。

这一年，Bennett、Brassard和其他四位合作者共同提出了「量子***传态」（Quantum Teleportation）。

他们证明：利用量子纠缠和经典通信，可以在相隔遥远的两个地点之间传输一个完整的、未知的量子态，而不需要物理搬运携带这个量子态的粒子。

这一发现，从根本上刷新了人们对信息传输的理解。

发明量子***传态的六位研究者在1994年合影。从左上角起顺时针方向依次为：Richard Jozsa、William Wootters、Charles Bennett、Asher Peres、Claude Crépeau和Gilles Brassard。

量子纠缠是量子力学中最诡异的现象之一——两个粒子一旦纠缠，无论相隔多远，对其中一个的测量会瞬间确定另一个的状态。

爱因斯坦曾嘲讽它为「鬼魅般的超距作用」。

Bennett和Brassard的贡献在于证明，这种曾经主要被视为哲学奇观的量子纠缠，完全可以作为一种实用***。

19***年，奥地利物理学家Anton Zeilinger团队在实验中成功验证了量子***传态。2022年，Zeilinger也因相关实验获得了诺贝尔物理学奖。

1996年，Bennett和Brassard又进一步提出了纠缠提纯技术，展示如何将不完美的纠缠强化为高质量纠缠。

这是迈向可扩展量子通信的关键一步，也为构建未来量子互联网奠定了基础。

一个物理学家和一个计算机科学家

Bennett和Brassard的合作之所以如此深远，一个重要原因在于他们的互补性：一个是物理学家，一个是计算机科学家。

量子信息科学这个学科本身，就诞生于两个曾经截然不同领域的碰撞。

Charles H. Bennett，1943年生于纽约。1964年在布兰迪斯大学获得化学学士学位，1***0年在哈佛获得博士学位，研究方向是分子动力学的计算机模拟。

1***3年，他加入了IBM研究院，此后再也没有离开，至今已超过50年。

在IBM，他追随著名物理学家Rolf Landauer的脚步，研究信息处理的物理基础。

他先是证明了通用计算可以在逻辑上和热力学上都是可逆的，然后又在1982年重新诠释了麦克斯韦妖的经典悖论，指出其真正的热力学代价不在于获取信息，而在于销毁信息。

Bennett有一句广为流传的话来描述量子信息：

「量子信息就像梦中的信息」——它无法被复制，观察即改变，这种特性既是限制，也是***。

他是美国国家科学院院士和英国皇家学会外籍院士。

Gilles Brassard，1955年生于蒙特利尔。

他从小就对数学着迷，这份热情来自哥哥Robert Brassard的启蒙。

13岁时，Brassard就进入蒙特利尔大学学习计算机科学，1***2年获学士学位，1***5年获硕士学位。

随后去康奈尔大学读博，导师是1986年图灵奖得主John Hopcroft，1***9年获博士学位。

在康奈尔期间，他偶然读到一篇密码学论文，瞬间被点燃，整个博士方向转向了密码学。

拿到学位后他立刻回到蒙特利尔大学任教，此后再未离开。2001年至2021年，他担任加拿大量子信息科学研究***。

Brassard是英国皇家学会院士、美国国家科学院外籍院士，加拿大勋章获得者。他被广泛认为是加拿大量子信息科学之父，也是全球最早踏入这一领域的先驱之一。

巧的是，两人的获奖记录高度重叠——他们共同获得了2018年沃尔夫物理学奖、2019年BBVA基金会基础科学知识前沿奖、2023年基础物理学突破奖。

图灵奖，是这段跨越四十年合作的最新加冕。

为什么ACM选择将2025年图灵奖颁给这两位量子先驱？

因为他们四十年前开创的理论，正在从多个维度重塑计算的未来。

这100万美元奖金，是对过去半个世纪量子信息领域的一次致敬与总结。

参考资料：HYZ

***s://awards.acm.org/turing

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