当地时间3月18日,国际计算机学会(ACM)宣布,2025年ACM A.M.图灵奖授予 Charles H. Bennett 与 Gilles Brassard,以表彰他们在奠定量子信息科学基础、变革安全通信与计算领域所发挥的关键作用。
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。
泳池里的“搭讪”:催生了量子密码学诞生
查尔斯·本内特,1943年生于纽约,在IBM研究院工作了超过50年。他是一位典型的物理学家,师从著名物理学家罗尔夫·兰道尔,长期研究信息处理的物理基础。吉勒·布拉萨,1955年生于蒙特利尔,是一位少年天才——13岁进入大学学习计算机科学,后在美国康奈尔大学获得博士学位,导师是1986年图灵奖得主约翰·霍普克罗夫特。
1979年,波多黎各圣胡安的一片海滩上,两人同时参加IEEE计算机科学基础年会。本内特注意到布拉萨的名字,径直游向这位素不相识的年轻学者,开始讲述一个“疯狂”的想法——用量子力学制造无法伪造的钞票。
“我当时在水里走不开,只好礼貌地听他讲,”布拉萨后来回忆。但随着对话深入,怀疑变成了着迷。十分钟后,等两人游回岸边时,人类历史上第一个量子密码学的核心思路已经诞生。
BB84协议:用物理定律守护信息安全
1984年,两人联名发表了那篇改变世界的论文,提出了以他们姓氏首字母命名的BB84协议——世界上第一个量子密钥分发方案。
在传统密码学中,加密信息的安全性依赖于数学难题的复杂度,比如大整数的质因数分解“很难算”。但“很难”不等于“不可能”——1994年,美国数学家彼得·肖尔提出肖尔算法,证明量子计算机可以轻易破解当今主流的经典密码体系,这一发现曾让全球信息安全界陷入恐慌。
而BB84的革命性在于:它的安全性不依赖任何数学假设,而是直接建立在物理定律之上。
根据量子力学的基本原理,任何试图窃听量子信息的行为都会不可避免地留下痕迹。这意味着,通信双方不仅能加密信息,还能第一时间发现有没有人在偷听。这不是工程上的“很难破解”,而是物理学上的“绝对安全”。
肖尔的“矛”刺穿了传统密码学的盾,而BB84恰恰提供了一面由物理定律铸成的新盾。
量子隐形传态:从“鬼魅”到实用资源
如果说BB84是量子世界的“盾”,那么1993年本内特和布拉萨的另一项发现,则揭示了量子世界同样锋利的“矛”。
那一年,他们与四位合作者共同提出了量子隐形传态。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量子态,而不需要搬运任何物质本身。
量子纠缠曾被爱因斯坦嘲讽为“鬼魅般的超距作用”——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影响另一个的状态。本内特和布拉萨的贡献在于,他们证明这种一度被视为哲学奇观的现象,完全可以作为一种实用资源。
1997年,奥地利物理学家安东·蔡林格的团队在实验中成功验证了这一理论。2022年,蔡林格也因相关实验获得诺贝尔物理学奖。1996年,本内特和布拉萨又进一步提出了纠缠提纯技术,为构建未来量子互联网奠定了基础。
量子未来展望:从边缘课题到全球产业
四十多年前,量子信息科学还是一个几乎无人问津的边缘课题。今天,它已经催生出一个价值数十亿美元的全球产业。
本内特和布拉萨的工作,恰好构建了量子世界的完整图景:既有足以颠覆现有秩序的“矛”(量子计算的理论基础),又有牢不可破的“盾”(量子密码学)。他们几乎凭两个人的力量,把物理学与计算机科学重新连接在一起。
2025年被联合国定为“国际量子科学与技术年”。在这个特殊的年份,图灵奖授予这两位量子先驱,既是对过去半个世纪量子信息领域的一次致敬,也是对未来的一次展望——量子计算的未来,才刚刚拉开序幕。





