2026年3月18日，国际计算机学会（ACM）宣布，将2025年度ACM A.M. 图灵奖授予查尔斯·H·班尼特（Charles H. Bennett）和吉勒斯·布拉萨德（Gilles Brassard），以表彰二人“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领域。奖金为100万美元，由谷歌公司提供资助。
Charles H. Bennett 和 Gilles Brassard（来源：IBM）
ACM主席雅尼斯·约安尼迪斯（Yannis Ioannidis）在声明中表示，班尼特和布拉萨德“从根本上改变了人们对‘信息’本身的理解”，他们的深刻洞察拓展了计算的边界，并在此后数十年里持续激发着跨学科的发现。
图灵奖常被誉为“计算机界的诺贝尔奖”。历届获奖者包括了互联网、万维网、关系数据库等方向的奠基人，其领域覆盖了从编程语言到芯片架构的方方面面。而今年的获奖组合颇为特殊：一位是物理学家，一位是计算机科学家。两人的合作跨越了四十余年，其开端并非源于任何正式的实验室计划，而是一次泳池边的偶然闲聊。
1979年10月，第20届IEEE计算基础研讨会（FOCS）在波多黎各的圣胡安举行。时年24岁的布拉萨德刚从康奈尔大学获得博士学位，在会议上宣读一篇关于密码学基础的论文。已在IBM研究院工作六年的班尼特，则一直琢磨着物理定律如何约束信息处理，但少有同行对此感兴趣。他注意到日程表上布拉萨德那个与密码学相关的报告，决定找机会和对方聊聊。
机会出现在海滩上。布拉萨德正在游泳，一位陌生人径直游了过来，开口就谈起一个用量子力学制造不可伪造钞票的设想。这个方案源自班尼特在哈佛时期的老友斯蒂芬·威斯纳（Stephen Wiesner）。当时的布拉萨德对量子物理一无所知，但出于礼貌，他听了下去，并很快意识到，这个听起来像科幻小说的想法背后，有着严肃的科学逻辑。
这次海水中的对话开启了一段持续至今的合作。班尼特是纽约人，1943年出生，于布兰迪斯大学完成本科后前往哈佛攻读博士，1973年加入IBM研究院并工作至今。布拉萨德是加拿大人，1955年出生于蒙特利尔，少年时由兄长启蒙数学，13岁便进入大学，24岁博士毕业后即加入蒙特利尔大学任教至今。一位物理学家，一位计算机科学家，两人的研究轨迹原本毫无交集，却在量子与信息的奇妙交叉地带汇合了。
他们的第一个重大成果是量子密码学。1984年，班尼特和布拉萨德在印度班加罗尔的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。换言之，窃听行为本身会留下可探测的痕迹，从而能在任何信息实际泄露之前就被发现。
BB84 协议示意图（来源：AWS）
该协议的安全性并不依赖于任何数学难题的复杂性假设，而是直接根植于量子力学的基本定律。这与当时已广泛使用的公钥密码体系（如RSA）形成了鲜明对比。传统公钥密码的安全性建立在一个前提上：大整数分解在计算上极为困难。但这只是一种“相信很难”，并非“证明不可能”。
1994年，数学家彼得·肖尔（Peter Shor）提出了著名的量子整数分解算法，从理论上证明一台足够强大的量子计算机可以高效破解RSA加密。而BB84协议所提供的，是一种信息论意义上的绝对安全——即使对手拥有无限的算力，甚至拥有一台量子计算机，也无法窃取密钥。
当然，论文发表后的几年里，几乎没人把这件事当真。班尼特后来回忆说，在当时的计算机科学界，量子效应被视为化学和物理实验室里的事情，或许跟哲学有点关系，但在实用层面上只是一种麻烦。两人的工作长期游离于主流视野之外。
转折点出现在实验验证。1989年10月，恰好是班尼特和布拉萨德首次会面的十周年，班尼特与时任暑期学生约翰·斯莫林（John Smolin，现也为IBM研究员）在班尼特的办公室里搭建了第一台量子密码装置。由于缺乏经费和系统的实验物理训练，他们不得不就地取材。
据《量子杂志》（Quanta Magazine）报道，班尼特和斯莫林曾跑到一家面料店买了一块黑色丝绒布来遮挡杂散光，还向困惑的店员解释说这是用来做“量子密码学”的。那台装置最终实现了30厘米距离内的量子密钥分发。虽然30厘米谈不上任何实用价值，但它向世界证明了BB84协议不只是纸上谈兵。
如今，BB84的各种变体已在全球多个量子通信网络中投入运行，无论是光纤还是卫星路径都有实际部署。中国的“墨子号”卫星在2017年实现了超过1000公里距离的星地量子密钥分发实验，成为迄今最知名的远距离演示之一。
除了密码学，班尼特和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。
纠缠态的粒子之间存在一种超越空间的关联，测量其中一个，另一个的状态会即刻确定，无论它们相隔多远。这种关联曾被视为纯粹的哲学问题，而班尼特和布拉萨德的工作表明，纠缠可以是一种实际可用的资源。1997年，奥地利物理学家安东·蔡林格（Anton Zeilinger）团队在实验中首次实现了量子隐形传态。蔡林格也因相关实验获得了2022年诺贝尔物理学奖。
1996年，班尼特和布拉萨德又提出了纠缠蒸馏的概念，展示了如何从品质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。隐形传态、纠缠交换、纠缠蒸馏——这些在提出时高度抽象的概念，如今已成为量子工程的核心组件，是正在建设中的“量子互联网”的技术基石。
值得一提的是，联合国已将2025年定为“国际量子科学技术年”，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。与此同时，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。安全专家常提及一个概念——“Q日”，指的就是量子计算机强大到足以破解RSA等主流加密算法的那一天。
关于Q日何时到来，业界尚无共识，预测从2030年前到更久之后皆有。但一个更迫切的风险已经存在：攻击者可以现在就截获并存储加密数据，等待未来量子计算机成熟后再进行解密，这被称为“先收割，后解密”。美国国家标准与技术研究院已在2024年正式发布了首批后量子密码学标准，美国和欧盟都在推动关键基础设施向抗量子加密方案迁移。
在此背景下，班尼特和布拉萨德四十多年前提出的量子密码学路径获得了新的关注。BB84类协议提供的安全保障不依赖任何数学假设，理论上对量子计算机免疫。
当然，量子密钥分发也面临自身的工程挑战，如传输距离受限、基础设施成本高、部署规模有限等。它与基于经典数学的后量子密码学并非简单的替代关系，更像是两条平行的防御路径，各有其适用场景。正如ACM在公告中所说，量子密码学连同正在发展中的抗量子经典方案，共同构成了未来数十年保护数字通信安全的候选路径。
班尼特今年82岁，仍在IBM研究院工作。IBM的新闻稿指出，他是该公司第七位图灵奖得主，前六位分别因FORTRAN、APL、关系数据库、RISC架构、软件工程和AI方面的贡献获奖。班尼特计划将部分奖金捐出。他在IBM的博客中表示，这个奖项确立了“研究信息处理的物理学”这一方向的重要性，信息不仅是抽象的比特，更是受物理定律支配的实在资源。
布拉萨德则在采访中说，如果职业生涯中只能选一个荣誉，他会选图灵奖。两人此前共同获得过沃尔夫物理学奖、BBVA基础科学前沿知识奖、墨子量子奖和基础物理学突破奖，但图灵奖显然具有特殊意义——它来自计算机科学界的最高认可，而量子信息科学的根基恰恰扎根于物理学与计算机科学的交汇处。有趣的是，布拉萨德1979年在康奈尔大学的博士导师，正是1986年图灵奖得主约翰·E·霍普克罗夫特（John E. Hopcroft）。四十年后，学生也站到了同一个领奖台上。
从波多黎各海滩上的一次偶遇，到图灵奖的百万美元表彰，中间隔了将近半个世纪。在这段时间里，量子信息从一个被认为“有点疯狂”的边缘想法，生长为一个拥有自己学术期刊、博士项目、产业投资和国家战略的完整学科。而它的两位创始人，一位至今每天去IBM的约克敦高地办公室上班，另一位仍在蒙特利尔大学指导研究生。
量子计算机何时真正成熟？量子互联网何时全面建成？这些问题目前都还没有确切答案。但对班尼特和布拉萨德来说，他们已经完成了最关键的一步：证明了量子世界中蕴藏着经典世界无法企及的计算与通信潜力，然后，他们把这个深刻的认知交给了下一代人去探索和实现。这场始于一次泳池闲聊的科学革命，其深远影响仍在持续扩展，为未来的计算范式和安全体系奠定了基石。关于这类前沿技术的更多深度讨论和实践分享，欢迎开发者们前往云栈社区的智能 & 数据 & 云及人工智能板块交流探讨，共同跟踪计算机基础理论的演进与突破。
发表于 3 小时前
|
查看: 3|
回复: 0
