Bennett, Charles (fyysikko)

Charles Bennett ( eng.  Charles Henry Bennett ; 1943 [2] , New York ) on yhdysvaltalainen teoreettinen fyysikko, tietojenkäsittelytieteilijä, yksi kvanttimonen hiukkasen vuorovaikutuksen teorian , BB84 , Bennettin hyväksymissuhde -menetelmän luojista. Tunnettu merkittävistä tuloksistaan ​​kvanttiinformaatioteoriassa , kvanttiinformatiikassa , mukaan lukien kvanttisalaus . Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian jäsen ( 1997) [3] . Harvey- , Rank- , Okawa- ja Shannon -palkintojen sekä fysiikan Wolf-palkinnon (2018) saaja. Thomson Reuters Citation Laureate (2012).

Elämäkerta

Charlesin vanhemmat Ann ja Boyd Bennett olivat musiikinopettajia [4] .

Vuonna 1960 hän valmistui lukiosta New Yorkissa ( Croton-Harmon High School ) ja astui Brandeisin yliopistoon Walthamissa [ 2] , jossa hän opiskeli kemiaa ja vuonna 1964 sai siitä kandidaatin tutkinnon . Samana vuonna 1964 hän tuli Harvardin yliopistoon ja aloitti tutkimusta molekyylidynamiikasta David Turnbullin ja Bernie Alderin johdolla . Vuonna 1971 hän väitteli tohtoriksi molekyyliliikkeen tietokonesimulaatiosta. Sitten Bennett jatkoi tutkimusta Enisur Rahmanin johdolla Argonnen kansallisessa laboratoriossa ja teki sitä vielä vuoden [4] .

Vuonna 1972 Charles Bennett liittyi IBM Researchiin. Samaan aikaan toinen fyysikko, Rolf Landauer , työskenteli IBM Researchillä teoreettiseen tietojenkäsittelytieteeseen liittyvissä tehtävissä. Tällä oli syvä vaikutus Bennettiin, tulevaan kvanttitietotekniikan perustajaan , ja hänen fysiikkaan ja tietojenkäsittelytieteeseen liittyvät kiinnostuksen kohteet muodostuivat [4] .

Vuonna 1973 Charles Bennett julkaisi artikkelin laskutoimitusten loogisesta palautuvuudesta [5] , jossa hän osoitti Rolf Landauerin työhön perustuen, että laskelmia voidaan suorittaa palautuvalla tavalla. Hän näki jossain määrin kvanttitietokoneiden pääidean - laskelmien palautuvuuden [4] .

Vuonna 1982 Charles Bennett, tukeutuen informaatioteoriaan , ehdotti toista tulkintaa Maxwellin demonista , joka osoittaa, että rajallinen määrä muistia johtaa välttämättä tiedon tuhoutumiseen, mikä puolestaan ​​on termodynaamisesti peruuttamaton prosessi [6] . Hän ehdotti myös algoritmia kahden järjestelmän vapaiden energioiden välisen eron laskemiseksi , jota kutsuttiin Bennettin hyväksymissuhteen menetelmäksi [7] .

Vuosina 1983–1985 Charles Bennett luennoi salakirjoituksesta ja laskennallisesta fysiikasta Bostonin yliopistossa [4] .

Aktiviteetit

Vuonna 1984 Charles Bennett ehdotti yhdessä Gilles Brassardin kanssa Montrealin yliopistosta ensimmäistä kvanttitiedon salausprotokollaa , BB84 , joka perustuu Heisenbergin epävarmuusperiaatteeseen . Vaikka useimmat perinteiset menetelmät luottavat algoritmien laskennalliseen monimutkaisuuteen , kuten tekijöihin . Bennett ehdotti yhden, satunnaisesti polarisoidun fotonin lähettämistä jokaiselle keskustelukumppanille. Näin on mahdollista muodostaa suojattu yhteys keskustelukumppanien välille ilman alkuperäistä salaista tietoa. Myöhemmin hän loi yhdessä John Smolinin kanssa ensimmäisen kvanttiavaingeneraattorin. Sen jälkeen alkoi valokuitua ja vapaassa tilassa käyttävän kvanttisalauksen nopea kehitys [2] [4] .

Kvanttisalausta koskevan tutkimuksensa ohella Charles Bennett osallistui algoritmisen informaatioteorian kehittämiseen . Hän esitteli toisen määritelmän fysikaalisen tilan sisäisen monimutkaisuuden mittaa varten ( looginen monimutkaisuus ), joka poikkeaa Kolmogorovin [4] mukaisesta kompleksisuusmitan määritelmästä .

1990-luvun alussa Charles Bennett kiinnostui kvanttitilojen epätavallisista suhteista, jotka Einstein , Podolsky , Rosen ja Schrödinger löysivät 1930-luvulla ja joita kutsutaan kvanttisidoksiksi . Vuonna 1992 Bennett julkaisi Steven Weisnerin artikkelin, joka mullisti viestintäteorian. Artikkelissa sanottiin, että yhden kvanttibitin (esimerkiksi fotonilla , jolla on kaksi polarisaatiota ) avulla "kietoutuneiden" kvanttihiukkasten parin ansiosta on mahdollista lähettää kaksi bittiä tietoa. Tämä kiertää Holevo-rajoituksen , jonka mukaan yksi kvanttibitti voi välittää vain yhden bitin informaatiota. Ilmiötä kutsutaan kvantti supertiheykseksi koodaukseksi [4] .

Samana vuonna Montrealissa pidettiin William Wuttersin seminaari . Siinä keskusteltiin kiivaasti ongelmista, jotka liittyvät kvanttitilan optimaaliseen siirtoon kahden kaukana toisistaan ​​sijaitsevan laboratorion välillä. Escher Perez , Richard Jose , Claude Crepier ja Gilles Brassard osallistuivat keskusteluun . Perez mainitsi, että Bennett esitti 50-vuotissyntymäpäivänsä yhteydessä perustavanlaatuisen kysymyksen: "Mitä tapahtuu, jos annamme jokaiselle laboratoriolle yhden sotkeutuneiden hiukkasten parista?" Tämä ajatus oli perusta kvanttiteleportaation ilmiön löytämiselle .

Vuonna 1993 he julkaisivat artikkelin Physical Review Lettersissä nimeltä "Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels" [8] Montrealin panelistien kirjoittamana. Artikkelissa tutkijat osoittivat, että koska kussakin laboratoriossa on pari sotkeutunutta hiukkasta sekä kyky vaihtaa kaksi bittiä tietoa, on mahdollista siirtää kvanttitietoa ensimmäisestä hiukkasesta toiseen, joka sijaitsee etälaboratoriossa. Kvanttiinformaatio pyyhitään pois ensimmäisestä hiukkasesta ja palautetaan sitten toiseen niiden sotkeutumisesta johtuen. Muutamaa vuotta myöhemmin sekä kvantti-ultratiheyskoodaus että kvanttiteleportaatio testattiin kokeellisesti. Kokeet suoritti Anton Zeilingerin ryhmä [4] .

Jatkotyöt

Vuosina 1995-1997 Charles Bennett ja hänen tiiminsä loivat kietoutumisen kvanttiteorian ja ehdottivat useita erilaisia ​​tekniikoita klassisen ja kvanttitiedon voimakkaaseen siirtoon meluisan kanavan yli. Tämän seurauksena tiedemies antoi kvanttiteleportaation ja kvanttien supertiheyden koodauksen löytämisen ohella valtavan panoksen kvanttiviestinnän ja kvanttilaskennan teoriaan. Erityisesti Bennettin ja hänen kollegoidensa kehittämä kvanttisidonnan ilmiöön perustuva protokolla inspiroi Gdanskista kotoisin olevaa tutkijaryhmää . Nimittäin vuonna 1996 Gdanskista löydettiin niin sanottu takertumisraja. Tämä herätti kiinnostusta muiden tutkijoiden keskuudessa, mikä johti muun muassa niin sanotun informaation estävän vaikutuksen löytämiseen ja myös perustan luomiseen kvanttimonen hiukkasen vuorovaikutuksen teorialle [4] .

Charles Bennett teki valtavan panoksen kvanttikanavan teoriaan . Erityisesti hänen artikkelinsa sotkeutumisilmiön aiheuttaman kvanttikanavan kapasiteetin ja Shannonin käänteisen lauseen välisestä suhteesta, josta on tullut tärkein tällä tieteenalalla [4] [9] .

Charles Bennettin saavutukset loivat perustan uudelle tieteenhaaralle - kvanttitietoteorialle . He auttoivat kvanttijärjestelmien muuntamiseen ja hallintaan tarkoitettujen kokeellisten tekniikoiden eli kvanttitekniikoiden nopeaa kehitystä ja tekivät myös vallankumouksellisia muutoksia luonnon kvanttikuvauksen perusteisiin. IBM Fellow (1995) ja Fellow of the American Physical Society . Charles Bennett on kirjoittanut ja toinen kirjoittaja artikkeleille, joita on lainattu tähän mennessä yli 28 300 kertaa, mukaan lukien 10 artikkelia, joihin on viitattu jo yli 1 000 kertaa. Hänen kvanttiteleportaatiota koskevaa työtään on siteerattu jo yli 7 000 kertaa [4] .

Naimisissa, kolme aikuista lasta. Hän pitää valokuvauksesta ja musiikista [4] .

Palkinnot ja tunnustukset

• International Quantum Communication Award (1996) [10]
• Sijoituspalkinto (2006) [11]
• Gdanskin yliopiston kunniatohtori (2006) [4]
• Harvey-palkinto (2008) [12]
• Okawa-palkinto (2010)
• Thomson Reuters Citation Laureate in Physics (2012) [13]
• Dirac-mitali (2017)
• BBVA Foundation Frontiers of Knowledge -palkinto (2019)
• Shannon-palkinto (2020)
• Fysiikan peruspalkinto (2023)

Muistiinpanot

1. ↑ https://researcher.watson.ibm.com/researcher/view.php?person=us-bennetc
2. ↑ 1 2 3 Charles H. Bennett. Charles H. Bennett IBM  Fellow . Charles H. Bennett -profiili . IBM (marraskuu 2011). Haettu 9. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 24. syyskuuta 2016.
3. ↑ Charles H.  Bennett . National Academy of Science (1997). Haettu 9. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 10. lokakuuta 2016.
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Charles H. Bennett - Profiili  . Gdanskin yliopisto (20. huhtikuuta 2016). Haettu 9. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 13. lokakuuta 2016.
5. ↑ CH Bennett. Laskennan looginen palautuvuus  . - 1973. - Voi. 17 , ei. 6 . - s. 525-532 .
6. ↑ Charles H. Bennett. The thermodynamics of computation – katsaus  (englanniksi)  // International Journal of Theoretical Physics : Journal. - 1981. - 1. toukokuuta ( nide 21 , nro 12 ). - s. 905-940 .
7. ↑ Charles H. Bennett. Tehokas estimointi vapaan energian eroista Monte Carlon tiedoista  (englanniksi)  // JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS: Journal. - 1976. - 1. toukokuuta ( nro 22 ). - s. 245-268 .
8. ↑ Bennett C., Bennett C. H. , Brassard G. , Crépeau C. , Jozsa R. , Peres A. , Wootters W. Tuntemattoman kvanttitilan teleportointi kaksoisklassisten ja Einstein-Podolsky-Rosen-kanavien kautta  // Phys . Rev. Lett. - [Woodbury, NY, jne.] : American Physical Society , 1993. - Voi. 70, Iss. 13. - P. 1895-1899. — ISSN 0031-9007 ; 1079-7114 ; 1092-0145 - doi:10.1103/PHYSREVLETT.70.1895 - PMID:10053414
9. ↑ Bennett Charles H., Shor Peter W., Smolin John A. ja Thapliyal Ashish V. Entanglement-Assisted Classical Capacity of Noisy Quantum Channels   // Phys . Rev. Lett.. - 1999. - 18. elokuuta.
10. ↑ Quantum Communication Award  (englanniksi)  (linkkiä ei ole saatavilla) . QCMC (1996). Haettu 9. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 5. maaliskuuta 2016. ]
11. ↑ The Rank Prize Funds  (englanniksi)  (linkki ei saatavilla) (2016). Haettu 17. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 18. lokakuuta 2016.
12. ↑ Palkinnon voittajat  . Luettelo Harvey-palkinnon voittajista . Israelin teknologiainstituutti. Haettu 17. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 1. kesäkuuta 2016.
13. ↑ Charles H. Bennett, Gilles Brassard, William K. Wootters. Kvanttiteleportaatio  . _ Thomson Reuters (2012). Haettu 9. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 9. lokakuuta 2016.

Temaattiset sivustot	Google tutkija ORCID Tutkijan ID zbMATH Avoinna
Bibliografisissa luetteloissa	ISNI : 0000 0003 8718 7367 NTA : 112478360 VIAF : 280101188 WorldCat VIAF : 280101188