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【新智元導讀】2025年的圖靈獎重磅揭曉！這一屆的圖靈獎，頒給了量子信息雙雄Bennett和Brassard。40年前的海灘偶遇，讓兩人聯(lián)手，直接改寫了全人類的未來通信和技計算。

就在剛剛，2025 ACM圖靈獎公布。

這一屆的圖靈獎，頒給了量子信息科學的奠基人——Charles H. Bennett和Gilles Brassard！

這一次，ACM表彰了他們在量子信息科學基礎(chǔ)、變革安全通信與計算領(lǐng)域所做出的核心貢獻。

這是自1966年以來，圖靈獎首次頒給了與量子物理相關(guān)的工作。

這不僅是對兩位物理學/計算機科學雙棲巨匠的致敬，更是計算科學史上的一個里程碑：圖靈獎從深度學習的高峰，正式回歸了計算的物理本質(zhì)。

ACM圖靈獎常被譽為「計算機界的諾貝爾獎」，獎金100萬美元，由谷歌提供資金支持

網(wǎng)友們紛紛表示，二人獲獎，實至名歸！

圖靈獎塵埃落定

量子信息雙杰加冕

Charles H. Bennett與Gilles Brassard的名字，在物理學與計算科學的交匯處已經(jīng)回響了四十多年。

一位是在IBM深耕半個世紀的美國物理學家，一位是13歲就上大學的加拿大計算機科學家。

四十多年前，他們在波多黎各的海灘上偶然相遇，由此開啟了一段跨界物理學與計算機科學的傳奇合作。

他們發(fā)明了量子密碼學，發(fā)現(xiàn)了量子隱形傳態(tài)，幾乎憑兩個人的力量，把「量子信息科學」從一個邊緣課題變成了今天價值數(shù)十億美元的全球產(chǎn)業(yè)。

值得一提的是，他們獲獎恰逢聯(lián)合國將2025年定為「國際量子科學與技術(shù)年」。

「泳池」里的量子革命

對Bennett和Brassard來說，他們的合作的起點在1979年波多黎各圣胡安的一片海灘上。

當時，兩人都在參加IEEE計算機科學基礎(chǔ)年會。

Bennett是IBM研究院的物理學家，Brassard是剛從康奈爾拿到博士學位的年輕計算機科學家，安排在會議最后一天做密碼學報告。

Bennett注意到了他的名字，覺得這個人可能會對一個瘋狂的想法感興趣。

于是，在海里游泳的時候，Bennett徑直游向了這個素不相識的加拿大人，開口就聊起了一件匪夷所思的事：

他的老朋友Stephen Wiesner發(fā)明了一種用量子力學制造「不可偽造鈔票」的方法。

「我當時在水里走不開，只好禮貌地聽他講，」Brassard后來回憶道。

但隨著他意識到這個奇特的方案是嚴肅的科學，懷疑很快變成了著迷�！高@大概是我職業(yè)生涯中最離奇、也最魔幻的時刻�！�

Brassard一針見血地指出了量子貨幣方案中的一個漏洞——偽造鈔票固然不可能，但花錢也極其困難，因為只有發(fā)行者才能驗證真?zhèn)巍Ｓ谑�，他提議把Wiesner的方案跟密碼學技術(shù)結(jié)合。

10分鐘后，等兩人游回岸上時，核心思路已經(jīng)敲定。

這場泳池里的「搭訕」，催生了人類歷史上第一個量子密碼學協(xié)議。

Gilles Brassard（左）和Charles Bennett（右）是全球首批將量子物理學與信息論聯(lián)系起來的科學家

BB84

物理定律守護的絕對安全

1984年，Bennett和Brassard發(fā)表了那篇改變一切的論文「Quantum Cryptography: Public Key Distribution and Coin Tossing」，提出了以他們姓名首字母命名的BB84協(xié)議。

而這，也是世界上第一個量子密鑰分發(fā)（QKD）方案。

https://arxiv.org/pdf/2003.06557

它解決的是一個古老的密碼學難題：兩個人如何在不安全的通信線路上，建立一個真正安全的加密密鑰？

傳統(tǒng)密碼學的安全性建立在數(shù)學難題上——比如大整數(shù)分解「很難算」。

但「很難」不等于「不可能」。

而BB84的革命性在于，它的安全性不依賴任何數(shù)學假設(shè)，而是直接建立在物理定律之上。

根據(jù)海森堡測不準原理，量子態(tài)無法在不引起擾動的情況下被復制或測量——

任何竊聽行為都會導致量子態(tài)坍縮，在信息中留下不可抹除的痕跡，通信雙方一定能察覺。

這不是工程上的「很難被破解」，而是物理學上的「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，他們的實驗成功運轉(zhuǎn)，在30厘米的距離上完成了量子密鑰分發(fā)的實驗演示。

如今，BB84的變種已在全球量子通信網(wǎng)絡中投入使用，衛(wèi)星鏈接的演示距離已超過1000公里。

量子隱形傳態(tài)

從哲學奇觀到實用資源

如果說BB84改寫了密碼學的規(guī)則，那么1993年Bennett和Brassard的另一項發(fā)現(xiàn)，則直接挑戰(zhàn)了人們對「信息傳輸」的根本理解。

這一年，Bennett、Brassard和其他四位合作者共同提出了「量子隱形傳態(tài)」（Quantum Teleportation）。

他們證明：利用量子糾纏和經(jīng)典通信，可以在相隔遙遠的兩個地點之間傳輸一個完整的、未知的量子態(tài)，而不需要物理搬運攜帶這個量子態(tài)的粒子。

這一發(fā)現(xiàn)，從根本上刷新了人們對信息傳輸?shù)睦斫狻?/p>

發(fā)明量子隱形傳態(tài)的六位研究者在1994年合影。從左上角起順時針方向依次為：Richard Jozsa、William Wootters、Charles Bennett、Asher Peres、Claude Crépeau和Gilles Brassard。

量子糾纏是量子力學中最詭異的現(xiàn)象之一——兩個粒子一旦糾纏，無論相隔多遠，對其中一個的測量會瞬間確定另一個的狀態(tài)。

愛因斯坦曾嘲諷它為「鬼魅般的超距作用」。

Bennett和Brassard的貢獻在于證明，這種曾經(jīng)主要被視為哲學奇觀的量子糾纏，完全可以作為一種實用資源。

1997年，奧地利物理學家Anton Zeilinger團隊在實驗中成功驗證了量子隱形傳態(tài)。2022年，Zeilinger也因相關(guān)實驗獲得了諾貝爾物理學獎。

1996年，Bennett和Brassard又進一步提出了糾纏提純技術(shù)，展示如何將不完美的糾纏強化為高質(zhì)量糾纏。

這是邁向可擴展量子通信的關(guān)鍵一步，也為構(gòu)建未來量子互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。

一個物理學家和一個計算機科學家

Bennett和Brassard的合作之所以如此深遠，一個重要原因在于他們的互補性：一個是物理學家，一個是計算機科學家。

量子信息科學這個學科本身，就誕生于兩個曾經(jīng)截然不同領(lǐng)域的碰撞。

Charles H. Bennett，1943年生于紐約。1964年在布蘭迪斯大學獲得化學學士學位，1970年在哈佛獲得博士學位，研究方向是分子動力學的計算機模擬。

1973年，他加入了IBM研究院，此后再也沒有離開，至今已超過50年。

在IBM，他追隨著名物理學家Rolf Landauer的腳步，研究信息處理的物理基礎(chǔ)。

他先是證明了通用計算可以在邏輯上和熱力學上都是可逆的，然后又在1982年重新詮釋了麥克斯韋妖的經(jīng)典悖論，指出其真正的熱力學代價不在于獲取信息，而在于銷毀信息。

Bennett有一句廣為流傳的話來描述量子信息：

「量子信息就像夢中的信息」——它無法被復制，觀察即改變，這種特性既是限制，也是資源。

他是美國國家科學院院士和英國皇家學會外籍院士。

Gilles Brassard，1955年生于蒙特利爾。

他從小就對數(shù)學著迷，這份熱情來自哥哥Robert Brassard的啟蒙。

13歲時，Brassard就進入蒙特利爾大學學習計算機科學，1972年獲學士學位，1975年獲碩士學位。

隨后去康奈爾大學讀博，導師是1986年圖靈獎得主John Hopcroft，1979年獲博士學位。

在康奈爾期間，他偶然讀到一篇密碼學論文，瞬間被點燃，整個博士方向轉(zhuǎn)向了密碼學。

拿到學位后他立刻回到蒙特利爾大學任教，此后再未離開。2001年至2021年，他擔任加拿大量子信息科學研究主席。

Brassard是英國皇家學會院士、美國國家科學院外籍院士，加拿大勛章獲得者。他被廣泛認為是加拿大量子信息科學之父，也是全球最早踏入這一領(lǐng)域的先驅(qū)之一。

巧的是，兩人的獲獎記錄高度重疊——他們共同獲得了2018年沃爾夫物理學獎、2019年BBVA基金會基礎(chǔ)科學知識前沿獎、2023年基礎(chǔ)物理學突破獎。

圖靈獎，是這段跨越四十年合作的最新加冕。

為什么ACM選擇將2025年圖靈獎頒給這兩位量子先驅(qū)？

因為他們四十年前開創(chuàng)的理論，正在從多個維度重塑計算的未來。

這100萬美元獎金，是對過去半個世紀量子信息領(lǐng)域的一次致敬與總結(jié)。

參考資料：HYZ

https://awards.acm.org/turing