Bennett, Charles (fizician)

Charles Bennett ( ing.  Charles Henry Bennett ; 1943 [2] , New York ) este un fizician teoretician american , informatician, unul dintre creatorii teoriei interacțiunii cuantice cu mai multe particule , BB84 , metoda Bennett acceptance ratio . Cunoscut pentru rezultatele sale fundamentale în teoria informației cuantice , informatica cuantică , inclusiv criptografia cuantică . Membru al Academiei Naționale de Științe din SUA (1997) [3] . Beneficiar al premiilor Harvey , Rank , Okawa și Shannon , precum și al Premiului Wolf în fizică (2018). Laureat al citației Thomson Reuters (2012).

Biografie

Părinții lui Charles, Ann și Boyd Bennett, au fost profesori de muzică [4] .

În 1960 a absolvit liceul din New York ( Croton-Harmon High School ) și a intrat la Universitatea Brandeis din Waltham [2] , unde a studiat chimia și în 1964 a primit o diplomă de licență în științe . În același 1964, a intrat la Universitatea Harvard și a început să facă cercetări în dinamica moleculară sub îndrumarea lui David Turnbull și Bernie Alder . În 1971 a primit doctoratul pentru simularea computerizată a mișcării moleculare. Apoi Bennett a continuat cercetările sub conducerea lui Enisur Rahman la Laboratorul Național Argonne și a făcut-o încă un an [4] .

În 1972, Charles Bennett sa alăturat IBM Research. În același timp, un alt fizician, Rolf Landauer , lucra la IBM Research pe sarcini legate de informatica teoretică. Acest lucru a avut un efect profund asupra lui Bennett, viitorul fondator al informaticii cuantice , și s-au format interesele sale legate de fizică și informatică [4] .

În 1973, Charles Bennett a publicat un articol despre reversibilitatea logică a calculelor [5] , în care, pe baza lucrărilor lui Rolf Landauer, a arătat că calculele pot fi efectuate într-un mod reversibil. El, într-o oarecare măsură, a prevăzut ideea principală a computerelor cuantice - reversibilitatea calculelor [4] .

În 1982, Charles Bennett, bazându-se pe teoria informației , a propus o altă interpretare a Demonului lui Maxwell , care arată că o cantitate finită de memorie va duce în mod necesar la distrugerea informației, care la rândul său este un proces ireversibil termodinamic [6] . El a propus, de asemenea, un algoritm pentru calcularea diferenței dintre energiile libere a două sisteme, care a fost numit metoda raportului de acceptare Bennett [7] .

Din 1983 până în 1985, Charles Bennett a ținut prelegeri despre criptografie și fizică computațională la Universitatea din Boston [4] .

Activități

În 1984, Charles Bennett, împreună cu Gilles Brassard de la Universitatea din Montreal , au propus primul protocol de criptare a informațiilor cuantice , BB84 , bazat pe principiul incertitudinii Heisenberg . În timp ce majoritatea metodelor tradiționale se bazează pe complexitatea de calcul a algoritmilor, cum ar fi factorizarea . Bennett a propus să trimită câte un foton, polarizat aleatoriu, fiecăruia dintre interlocutori. Astfel este posibilă stabilirea unei conexiuni sigure între interlocutori fără informațiile secrete inițiale. Ulterior, împreună cu John Smolin , a creat primul generator de chei cuantice. După aceea, a început dezvoltarea rapidă a criptografiei cuantice folosind fibra optică și în spațiul liber [2] [4] .

În paralel cu cercetările sale privind criptografia cuantică, Charles Bennett a contribuit la dezvoltarea teoriei informației algoritmice . El a introdus o altă definiție a măsurii complexității interne a unei stări fizice ( logic complexity ), diferită de definiția măsurii complexității conform lui Kolmogorov [4] .

La începutul anilor 1990, Charles Bennett a devenit interesat de relațiile neobișnuite ale stărilor cuantice , descoperite în anii 1930 de Einstein , Podolsky , Rosen și Schrödinger , numite întanglement cuantic . În 1992, împreună cu Steven Weisner Bennett a publicat un articol care a revoluționat teoria comunicării. Articolul spunea că, cu ajutorul unui bit cuantic (de exemplu , un foton cu două polarizări ), datorită unei perechi de particule cuantice „încurcate”, devine posibilă trimiterea a doi biți de informație. Acest lucru ocolește limita Holevo , conform căreia un bit cuantic poate transmite doar un bit de informații. Fenomenul se numește codare superdensă cuantică [4] .

În același an, a avut loc la Montreal un seminar susținut de William Wutters . S-a discutat cu căldură despre problemele asociate cu transferul optim al unei stări cuantice între două laboratoare aflate departe unul de celălalt. La discuție au luat parte Escher Perez , Richard Jose , Claude Crepier și Gilles Brassard . Perez a menționat că, cu ocazia împlinirii a 50 de ani, Bennett a pus întrebarea fundamentală: „Ce se întâmplă dacă dăm fiecărui laborator câte una dintr-o pereche de particule încurcate?” Această idee a stat la baza descoperirii fenomenului de teleportare cuantică .

În 1993, au publicat un articol în Physical Review Letters intitulat „Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels” [8] scris de membrii juriști din Montreal. În articol, oamenii de știință au arătat că, având o pereche de particule încurcate în fiecare dintre laboratoare, precum și capacitatea de a schimba doi biți de informații, este posibil să se transfere informații cuantice de la prima particulă la a doua, care se află într-un laborator îndepărtat. Informația cuantică este ștearsă din prima particulă și apoi restaurată în a doua datorită încurcării lor. Câțiva ani mai târziu, atât codarea cuantică ultradensă, cât și teleportarea cuantică au fost testate experimental. Experimentele au fost realizate de echipa lui Anton Zeilinger [4] .

Lucrări suplimentare

În 1995-1997, Charles Bennett și echipa sa au creat teoria cuantică a întanglementării și au propus mai multe tehnici diferite pentru transmiterea robustă a informațiilor clasice și cuantice pe un canal zgomotos. Ca rezultat, odată cu descoperirea teleportării cuantice și a codării superdense cuantice, omul de știință a adus o contribuție uriașă la teoria comunicării cuantice și a calculului cuantic. În special, un protocol bazat pe fenomenul de întricare cuantică dezvoltat de Bennett și colegii săi a inspirat o echipă de oameni de știință din Gdansk . Și anume, în 1996, la Gdansk a fost descoperită așa-numita limită de încurcătură. Acest lucru a generat interes în rândul altor oameni de știință, care a condus, printre altele, la descoperirea așa-numitului efect de blocare a informațiilor și, de asemenea, la crearea bazei pentru construirea teoriei interacțiunii cuantice cu mai multe particule [4] .

Charles Bennett a adus o contribuție uriașă la teoria canalului cuantic . În special, articolul său despre relația dintre lățimea de bandă a unui canal cuantic din cauza fenomenului de întanglement și teorema inversă a lui Shannon, care a devenit principala în acest domeniu al științei [4] [9] .

Realizările lui Charles Bennett au format fundamentul pentru o nouă ramură a științei- teoria informației cuantice . Ei au ajutat la dezvoltarea rapidă a tehnicilor experimentale pentru transformarea și controlul sistemelor cuantice , adică tehnologiile cuantice , și, de asemenea, au făcut schimbări revoluționare la baza descrierii cuantice a naturii. IBM Fellow (1995) și Fellow of the American Physical Society . Charles Bennett este autorul și co-autorul articolelor care au fost citate de peste 28.300 de ori până în prezent, inclusiv 10 articole care au fost deja citate de peste 1.000 de ori. Lucrarea sa despre teleportarea cuantică a fost deja citată de peste 7.000 de ori [4] .

Căsătorit, trei copii adulți. Este pasionat de fotografie și muzică [4] .

Premii și distincții

• Premiul internațional pentru comunicare cuantică (1996) [10]
• Premiul pentru rang (2006) [11]
• Doctor onorific al Universității din Gdansk (2006) [4]
• Premiul Harvey (2008) [12]
• Premiul Okawa (2010)
• Laureat Thomson Reuters Citation în fizică (2012) [13]
• Medalia Dirac (2017)
• Premiul Fundației BBVA Frontierele cunoașterii (2019)
• Premiul Shannon (2020)
• Premiul pentru fizică fundamentală (2023)

Note

1. ↑ https://researcher.watson.ibm.com/researcher/view.php?person=us-bennetc
2. ↑ 1 2 3 Charles H. Bennett. Charles H. Bennett  Fellow IBM . Profil Charles H. Bennett . IBM (noiembrie 2011). Consultat la 9 octombrie 2016. Arhivat din original la 24 septembrie 2016.
3. ↑ Charles H.  Bennett . Academia Națională de Științe (1997). Consultat la 9 octombrie 2016. Arhivat din original pe 10 octombrie 2016.
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Charles H. Bennett - Profil  . Universitatea din Gdansk (20 aprilie 2016). Consultat la 9 octombrie 2016. Arhivat din original pe 13 octombrie 2016.
5. ↑ CH Bennett. Reversibilitatea logică a  calculului . - 1973. - Vol. 17 , nr. 6 . - P. 525-532 .
6. ↑ Charles H. Bennett. The thermodynamics of calculation—o review  (engleză)  // International Journal of Theoretical Physics: journal. - 1981. - 1 mai ( vol. 21 , nr. 12 ). - P. 905-940 .
7. ↑ Charles H. Bennett. Estimarea eficientă a diferențelor de energie liberă din datele Monte Carlo  (engleză)  // JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS: journal. - 1976. - 1 mai ( nr. 22 ). - P. 245-268 .
8. ↑ Bennett C., Bennett C. H. , Brassard G. , Crépeau C. , Jozsa R. , Peres A. , Wootters W. Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels  // Phys . Rev. Lett. - [Woodbury, NY, etc.] : Societatea Americană de Fizică , 1993. - Vol. 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. și Thapliyal Ashish V. Entanglement-Assisted Classical Capacity of Noisy Quantum Channels   // Phys . Rev. Let.. - 1999. - 18 august.
10. ↑ Premiul Quantum Communication  (engleză)  (link nu este disponibil) . QCMC (1996). Preluat la 9 octombrie 2016. Arhivat din original la 5 martie 2016. ]
11. ↑ The Rank Prize Funds  (engleză)  (link inaccesibil) (2016). Consultat la 17 octombrie 2016. Arhivat din original la 18 octombrie 2016.
12. ↑ Câștigători de  premii . Lista câștigătorilor premiului Harvey . Institutul de Tehnologie din Israel. Consultat la 17 octombrie 2016. Arhivat din original la 1 iunie 2016.
13. ↑ Charles H. Bennett, Gilles Brassard, William K. Wootters. Teleportarea cuantică  . Thomson Reuters (2012). Consultat la 9 octombrie 2016. Arhivat din original pe 9 octombrie 2016.

Site-uri tematice	Google Academic ORCID ID cercetător zbMATH Deschide
În cataloagele bibliografice	ISNI : 0000 0003 8718 7367 NTA : 112478360 VIAF : 280101188 WorldCat VIAF : 280101188