2025图灵奖公布！量子信息科学等了40年，终被“计算机界诺贝尔奖”认可

北京时间3月18日，美国计算机学会（ACM）宣布，将2025年图灵奖授予查尔斯·本内特（Charles H. Bennett）和吉尔斯·布拉萨德（Gilles Brassard），表彰二人在创建量子信息科学基础、革新安全通信与计算方面的核心贡献。这是图灵奖自1966年设立以来，首次颁给与量子物理直接相关的研究。

ACM主席雅尼斯·约安尼迪斯称，本内特与布拉萨德从根本上改变了人们对“信息”本身的理解，他们的洞察拓展了计算的边界，并在此后数十年里持续激发跨学科的发现。

图灵奖常被称为“计算机界的诺贝尔奖”，奖金为100万美元，该奖项以阐述了计算数学基础的英国数学家艾伦·麦席森·图灵（Alan M. Turing）的名字命名。历年获奖者包括互联网、万维网、关系数据库等方向的开拓者，涵盖了从编程语言到芯片架构的诸多领域。

1984年，受已故合作者斯蒂芬·威斯纳观点的启发，本内特与布拉萨德在印度班加罗尔一场信号处理会议上发表了论文《量子密码学：公钥分发与掷币》，提出了后来以两人姓氏首字母命名的BB84协议。

BB84的核心思路是：通信双方可以通过交换单光子来建立一把只有彼此知道的加密密钥，而任何窃听者都无法在不扰动光子量子状态的情况下获取密钥信息。换句话说，窃听行为本身会留下痕迹，在任何信息泄露之前就能被发现。

这个协议的安全性不依赖于任何数学难题的假设，而是直接根植于量子力学的基本定律。这和当时已经广泛使用的公钥密码体系（如RSA）形成了鲜明对比。1994年，数学家彼得·秀尔提出了量子整数分解算法，从理论上证明一台足够大的量子计算机可以高效破解RSA。而BB84提供的安全性属于信息论意义上的绝对安全，即使对手拥有无限的算力和一台量子计算机，也无法窃取密钥。

如今，BB84的变体已在全球范围内投入运行的量子通信网络中得到实施，涵盖了基于光纤的陆地有线通信与基于卫星的自由空间通信。我国“墨子号”卫星在2017年实现了超过1000公里距离的量子密钥分发实验，是迄今最知名的远距离演示之一。

密码学之外，本内特与布拉萨德对量子信息科学还有一项影响深远的贡献：量子隐形传态。1993年，两人与另外四位合作者发表论文，证明利用量子纠缠和经典通信，可以将一个未知的量子态从一个粒子传递到另一个远处的粒子上。这一发现表明，曾经主要被视为哲学奇闻的纠缠可以成为一种实用资源——相关现象的实验验证获得了2022年诺贝尔物理学奖的认可。

资料图：安东·蔡林格因“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所作出的贡献获得2022年诺贝尔物理学奖

1996年，两位科学家又提出了纠缠蒸馏的概念，展示了如何从不完美的纠缠态中提炼出高质量的纠缠，这对构建可扩展的量子通信网络至关重要。

自1979年的在波多黎各海滩上那场邂逅起，两人的合作桥接了物理学与计算机科学这两个以往截然不同的学科。通过将量子原理引入计算模型，他们的工作影响了密码学、算法设计、计算复杂性、学习理论、交互式证明以及数学物理等领域。他们的研究推动了一代物理学家和计算机科学家跨越学科边界展开合作。

值得一提的是，联合国已将2025年定为“国际量子科学技术年”，这反映了全球对量子计算、量子通信和量子传感的投资正处于快速上升期，各国政府和产业界也在重新评估现有公钥密码体系的长期安全性。

布拉萨德说，如果职业生涯中只能选一个荣誉，他会选图灵奖。本内特与布拉萨德曾共同获得过很多荣誉，但图灵奖显然有特殊意义——它来自计算机科学界，而量子信息科学的根基恰恰在物理学与计算机科学的交汇处。布拉萨德1979年在康奈尔的博士导师是1986 年图灵奖得主约翰·爱德华·霍普克罗夫特。四十年后，学生也站到了同一个领奖台上。

“本内特与布拉萨德的前瞻性见解为当今科技界最激动人心的前沿领域之一奠定了基础。他们的工作持续影响着基础研究与实际创新。”Google DeepMind兼Google Research首席科学家杰夫·迪恩如是说。

原标题：《2025图灵奖公布！量子信息科学等了40年，终被“计算机界诺贝尔奖”认可》

栏目编辑：马丹 题图来源：东方IC

来源：作者：新民晚报 郜阳