Kvantni skok za Turingovu nagradu

Danas je široko rasprostranjen priznao da će budućnost računalstva uključivati ​​kvantno područje. Tvrtke poput Googlea, Microsofta, IBM-a i nekoliko dobro financiranih startupa bjesomučno grade kvantna računala i rutinski zahtijevaju napredak koji, čini se, dovodi ovu egzotičnu tehnologiju koja mijenja svijet na dohvat ruke. Godine 1979. sve je to bilo nezamislivo. Ali tog su se ljeta dva znanstvenika susrela u Atlantskom oceanu u blizini obale Portorika, a njihov razgovor u vodi doveo je do opsežnog rada koji je stvorio kvantnu informacijsku teoriju. U širem smislu, njihovi doprinosi pomogli su uvođenju računalne znanosti u kvantno doba.

Ti potopljeni znanstvenici, Charles Bennett i Gilles Brassard, sada su posljednji dobitnici ACM AM Turingova nagradaNobelovu nagradu za to područje.

Sve do tog sastanka 1979. godine, postojala je nepovezanost između informacijske znanosti i fizike. Potonje polje doživjelo je poremećaj početkom 20. stoljeća kada su fizičari otkrili kvantnu mehaniku, dublje objašnjenje funkcioniranja svemira koje je zamijenilo klasičnu fiziku Issaca Newtona. Računalna znanost, međutim, nije uzela u obzir kvantni svijet, osim što se morala baviti njegovim učincima na sićušne čipove, gdje je ponašanje elektrona bilo relevantno.

“Od 1950-ih do 1980-ih ljudi su mislili da se kvantni efekti pojavljuju u vrlo malim stvarima i kao izvor buke – morali ste razumjeti kvantnu teoriju da biste izgradili tranzistore”, objašnjava Bennett. “Ljudi su kvantnu mehaniku smatrali smetnjom.” On i Brassard otkrili su metode – poput kvantnog bacanja novčića i kvantne isprepletenosti – koje su uočene nedostatke kvantne stvarnosti pretvorile u moćan alat.

U vrijeme njihova susreta Bennett je bio na raskrižju karijere; pridružio se IBM-u 1973., ali je napravio višegodišnju pauzu od akademskog izdavaštva. Jedan izvor stalne fascinacije bila je ideja koju je dijelio kolega s koledža, Steven Weisner – da bi korištenje kvantnog oblika kriptografije moglo omogućiti digitalni novac koji se ne bi mogao krivotvoriti. (Da, Weisner je zamislio kriptovalutu kasnih 1960-ih!) Na konferenciji 1979. Bennett je vidio da je prisutan kriptograf po imenu Brassard – upravo je završio disertaciju o kriptovaluti s javnim ključem – i locirao ga je u inozemstvu.

“Tako sam se kupao na plaži kada mi je potpuni stranac prišao i počeo mi govoriti da je jedan njegov prijatelj otkrio da možemo upotrijebiti kvantnu mehaniku za izradu pristupačnih bankovnih novčanica niotkuda”, kaže mi Brassard. “Da sam bio na čvrstom tlu, pobjegao bih spašavajući život, ali bio sam zarobljen u oceanu, pa sam pristojno slušao.” Iako Brassard ranije nije bio zainteresiran za fiziku, bio je zaintrigiran pristupom i njih dvoje su naposljetku objavili teoriju pod nazivom BB84, u biti stvarajući alternativu klasičnoj kriptografiji s javnim ključem temeljenoj na onome što će postati kvantna teorija informacija. Iznenada je kvantni svijet postao izvor rješenja – kad bi znanstvenici mogli izmisliti mehanizme da to ostvare. Kao što je Yannis Ioannidis, predsjednik ACM-a, koji dodjeljuje Turingovu nagradu, rekao u izjavi, “Bennett i Brassard iz temelja su promijenili naše razumijevanje same informacije.”

Oba znanstvenika trude se reći da njihov izvorni rad nije doveo izravno do sadašnje borbe za izgradnju kvantnih računala. Bennett primjećuje da u konferencija 1981. na MIT-u, legendarni fizičar Richard Feynman “istakao je da bi, budući da je priroda kvantna, vjerojatno neke računalne poslove trebalo obaviti kvantno računalo.” On također pripisuje zasluge fizičaru Davidu Deutschu za ključne ideje o kvantnim računalima. Bennett i Brassard postali su dio tog napora.

“Kvantno računalstvo izumljeno je neovisno o nama, ali onda smo mi uskočili”, kaže Brassard. “Bio sam prva osoba koja je dizajnirala kvantni krug za kvantnu teleportaciju.” Brassard i Bennett’s raditi na teleportacijidok je još uvijek u eksperimentalnoj fazi, sada je dio kvantne nauke. Poveska na rukavu je rekao da će “jednog dana potaknuti kvantni internet”.