Shore, Peter

Peter Shor ( ing.  Peter Shor ; născut la 14 august 1959 , New York , SUA ) este un om de știință american. Autor de lucrări în domeniul geometriei, teoriei probabilităților, combinatoriei, teoria algoritmilor și informaticii cuantice. El este cel mai bine cunoscut pentru rezultatele sale fundamentale în teoria calculului cuantic.

În 1994, a dezvoltat un algoritm eficient de factorizare polinomială pentru numere mari pentru un computer cuantic. (Un algoritm polinomial pentru factorizarea numerelor mari în factori pe un computer clasic nu a fost încă descoperit și, potrivit multor cercetători, aceasta este o sarcină dificilă exponențial.) În 1995, el a arătat că calculul cuantic poate fi realizat chiar și în prezența de mediu de decoerență nu foarte puternic) dacă se folosește corecția cuantică a erorilor algoritmice. În matematică, P. Shor și coautorii au demonstrat teorema cercului polar .

Câștigător al Premiului Nevanlinna ( 1998 ), al Premiului Gödel ( 1999 ), al Bursei MacArthur ( 1999 ) și al multor alte premii științifice prestigioase.

Biografie

În 1977 a ocupat locul trei la Olimpiada de matematică din SUA [1] , după care a participat la Olimpiada Internațională de Matematică din Iugoslavia ca parte a echipei americane și a câștigat acolo o medalie de argint [2] [3] .

A absolvit Caltech în 1981 cu o diplomă de licență în matematică. Și-a continuat studiile postuniversitare la Institutul de Tehnologie din Massachusetts , unde în 1985 i s-a acordat titlul de doctor în filozofie în matematică aplicată (un analog apropiat este titlul de candidat la știință în Rusia). Conducătorul de doctorat al lui Peter Shore a fost Tom Layton . După apărarea sa, a petrecut un an la Universitatea din Berkeley ca post-doctorat. În 1986, s-a alăturat laboratoarelor AT&T Bell din Murray Hill, New Jersey, iar în 1997 s-a mutat la laboratoarele AT&T din Florham Park, New Jersey. Timp de câțiva ani, principalul său domeniu de interes au fost algoritmii pentru calculatoare convenționale și, în același timp, a studiat teoria probabilității și combinatoria. În 1994, după ce s-a gândit la probleme, și-a făcut descoperirea în domeniul calculatoarelor cuantice ( Algoritmul lui Shor ). De atunci, și-a petrecut cea mai mare parte a timpului făcând cercetări în domeniul calculului cuantic și al teoriei informației cuantice [4] .

În 2004, s-a mutat de la companie la predarea la Departamentul de Matematică de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts , unde lucrează în continuare. Din aproximativ aceeași perioadă, el este membru al Laboratorului de Informatică și Inteligență Artificială de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (CSAIL) și al Centrului de Fizică Teoretică.

În 2007, i s-a acordat premiul Distinguished Service de la Institutul de Tehnologie din California ( Caltech ). De asemenea, este membru al Academiei Naționale de Științe din SUA [5] .

S -a jucat în serialul „ New Star ” (ing. „Nova” 1974  - ...)

Viața personală

Shore este căsătorit cu soția sa Jennifer. Au două fete, cea mai mare se numește Valeria [6] .

Activitate științifică

Profesorul Shor este cunoscut pentru munca sa asupra calculului cuantic, în special pentru dezvoltarea unui algoritm cuantic, cunoscut acum sub numele de algoritmul lui Shor, mai rapid decât oricare dintre algoritmii moderni cunoscuți care rulează pe un computer digital clasic. Astfel, el a făcut dezvoltarea fizică a computerelor cuantice mai fezabilă și mai reală. Shor a demonstrat că erorile de calcul nu duc neapărat la defecțiuni grave în funcționarea unui computer cuantic - el a demonstrat că codurile corective cuantice ar putea fi folosite pentru a construi un computer cuantic din componente ușor zgomotoase. Astfel, Peter Shor a spart criptosistemul larg folosit Rivest-Shamir-Adelman folosit mai devreme [7] .

În 2002 a fost distins cu Premiul Internațional Regele Faisal pentru Știință (neof. Premiul Nobel Arab ). Pe lângă ea, profesorul Shor a fost distins cu Premiul Rolf Nevanlinna de la Congresul Internațional al Matematicienilor în 1998, Premiul Dixon în Știință în același 1998, Premiul Internațional pentru Comunicații Cuantice și Premiul Gödel pentru cea mai bună lucrare în informatică teoretică din 1999 . Tot în 1999, i s-a acordat MacArthur Fellowship (poreclită „Genius Fellowship”), care este acordată anual de către Fundația John D. și Catherine T. MacArthur cetățenilor americani și rezidenților de orice vârstă și domeniu de studiu „care prezintă excepționale meritul și promisiunea unei lucrări creative continue și extinse” și Premiul Internațional pentru Comunicații Quantum din 1998 [5] [8] .

Shore este al 25-lea beneficiar al acestui premiu de la Universitatea Carnegie Mellon . Dezvoltarile lui Shor se referă la computerul cuantic , care poate depăși cu mult computerele digitale în viteză și poate învăța să rezolve probleme greu de rezolvat pentru cele mai moderne mașini paralele. Cu toate acestea, capacitățile unui astfel de dispozitiv nu au fost suficient de cunoscute până în 1994, când Shor a descoperit un algoritm pentru cuantificarea numerelor mari sau întregi în numere prime. Descoperirea sa a declanșat un val de cercetări în rândul fizicienilor și informaticienilor care acum ajută la trecerea computerelor cuantice de la teorie la stadiul de prototip. Dificultatea factorizării numerelor lungi folosind computere convenționale stă la baza unora dintre metodele utilizate pe scară largă de criptare a informațiilor pe Internet. Din acest motiv, un computer cuantic ar putea compromite cel puțin securitatea banilor electronici și a semnăturilor pe Internet. Cu toate acestea, un dispozitiv care ar putea implementa efectiv algoritmul lui Shor pentru numere mari este încă la mulți ani, deoarece trebuie depășite numeroase dificultăți tehnice. Prin urmare, organizațiile de securitate monitorizează evoluțiile în acest domeniu și nu există încă o îngrijorare serioasă [9] .

Peter Shor este un colaborator și utilizator activ al Stack Exchange , cu trei „insigne” de aur (una pentru un răspuns bun) și o sută nouăzeci și două de „insigne” de argint și bronz [10] .

Munca lui Shor privind dezvoltarea unui computer cuantic pune în pericol criptografiile moderne, în special algoritmul RSA , care este un criptosistem cu cheie publică bazat pe factorizarea produsului a două numere prime mari. Acest lucru duce la dezvoltarea criptografiei post-cuantice  - criptografie care va fi relevantă după inventarea computerului cuantic, cum ar fi semnăturile Merkle bazate pe tabelul hash , sistemele cripto de corectare a erorilor (cum ar fi McEliece ) și criptarea cu chei secrete (cum ar fi AES ). ).

Raport asupra structurii mapărilor unitare și conjectura cuantică asimptotică a lui Birkhoff

Valoarea acestui raport este că ridică multe întrebări viitoare cărora le abordează profesorul. Profesorul se întreabă dacă teorema lui Birkhoff se generalizează la canalele cuantice. Una dintre teoremele lui Birkhoff afirmă că orice matrice bistohastică este o combinație convexă de matrici de permutare. Un analog non-comutativ al mapării stocastice este canalul cuantic, adică o mapare complet pozitivă care păstrează urmele matricelor hermitiene. Un analog al matricelor bistohastice sunt canale unitare care păstrează matricea de identitate. O generalizare naturală necomutativă a teoremei lui Birkhoff ar fi afirmația că fiecare canal unitar este o combinație convexă de mapări unitare, ceea ce, totuși, nu este adevărat. O afirmație mai slabă este conjectura cuantică asimptotică a lui Birkhoff privind aproximarea prin mapări unitare a puterii a n-a tensorului canalului pe măsură ce n tinde spre infinit. Profesorul Shor arată că și o astfel de ipoteză este incorectă și propune o clasificare a canalelor unitare legate de această ipoteză [11] .

Studii ale teoremei inverse cuantice a lui Shannon

Această lucrare este una dintre cele cheie în activitatea profesorului, întrucât îi dezvoltă cercetările originale și îi permite să o perfecționeze. Lucrarea tratează teoria informației cuantice și încearcă să analizeze cât de multă informație poate fi transmisă pe un canal cuantic . Spre deosebire de cazul clasic, pentru care, conform formulei Shannon , există o singură valoare a capacității canalului, în cazul cuantic depinde dacă informația transmisă este clasică sau cuantică și ce resurse auxiliare sunt disponibile.

Dublă față de problema obișnuită de codificare a canalelor de zgomot, în care un canal de zgomot (clasic sau cuantic) este utilizat pentru a simula un canal fără zgomot, pentru teoremele inverse ale lui Shannon se referă la utilizarea canalelor fără zgomot pentru a simula canalele de zgomot și, mai general, utilizarea unui singur canal. canal de zgomot pentru a simula canalele de zgomot.simularea funcționării altui canal (zgomot sau silentios). Pentru legăturile cu lățime de bandă diferită de zero, o astfel de modelare este întotdeauna posibilă, dar pentru a fi eficientă, sunt de obicei necesare resurse auxiliare de tipul și cantitatea corespunzătoare. În cazul clasic, aleatorietatea generală dintre emițător și receptor este o resursă auxiliară suficientă, indiferent de natura sursei, dar în cazul cuantic resursele auxiliare necesare pentru o simulare eficientă depind atât de canalul care se modelează, cât și de sursă. și intrări la acesta.

Pentru sursele de energie tensorială (o generalizare cuantică a surselor clasice fără memorie), încurcarea sub formă de ebiți standard (perechi de qubiți maxim încâlciți ) este suficientă, dar pentru sursele generale care pot fi corelate sau încurcate în mod arbitrar la intrările canalului, resurse suplimentare precum stările de încurcare sau de scurgere, sunt de obicei inevitabile. Combinând rezultatele existente cu cele noi, stabilim cantitatea de resurse de comunicare și suport necesare atât în ​​cazul clasic cât și cuantic, compromisurile dintre acestea și pierderea eficienței simulării în cazurile în care resursele de suport lipsesc sau sunt insuficiente. În special, găsim o nouă expresie simplă pentru costul feed-forward pentru a simula feedback-ul coerent al canalelor cuantice (adică, o simulare în care expeditorul salvează ceea ce altfel ar intra în mediu într-o simulare convențională) pe surse de alimentare care nu sunt surse de alimentare la prezența ebit-urilor nelimitate când nu există altă resursă auxiliară. Rezultatele privind sursele de energie tensorială arată o interacțiune puternică cu teorema puterii asociată cu întanglement [12] .

Note

1. ↑ Murray Klamkin (Redactor). Asociația Matematică din America (ianuarie 1989). USA Mathematical Olympiads 1972-1986 Problems and Solutions (Anneli Lax New Mathematical Library) , ISBN 0-88385-634-4 , ISBN 978-0-88385-634-5 , accesat la 10 mai 2007
2. ↑ Societatea istorică Mill Valley, 2004, „History of Homestead Valley” Arhivat 21.08.2006.
3. ^ Stephen R. Dunbar, „Identifying Talent: American Mathematics Competitions”, în Mathematical Association of America, Focus, Vol 24, Issue 3, martie 2004, p. 29
4. ↑ Peter Shor | M.I.T. Matematică . math.mit.edu. Preluat: 20 decembrie 2018. (nedefinit)
5. ↑ 1 2 Premiul Regele Faisal | Profesorul Peter  W. Shor Preluat: 10 decembrie 2018.
6. ↑ Comunicate de știri SCS . www.cs.cmu.edu. Preluat: 10 decembrie 2018. (nedefinit)
7. ↑ Societatea  Americană de Matematică . www.ams.org. Preluat: 20 decembrie 2018.
8. ↑ Premiul Nevanlinna › Heidelberg Laureate Forum  . Preluat: 20 decembrie 2018.
9. ↑ Peter W. Shor. Algoritmi polinomial-timp pentru factorizarea primilor și logaritmi discreti pe un computer cuantic  // SIAM Journal on Computing. — 1997-10. - T. 26 , nr. 5 . - S. 1484-1509 . - ISSN 1095-7111 0097-5397, 1095-7111 . - doi : 10.1137/S0097539795293172 .
10. ↑ Utilizatorul Peter Shor . Schimb teoretic de stivă informatică. Preluat: 20 decembrie 2018. (nedefinit)
11. ↑ Peter Shor, Structura hărților unitare și conjectura Birkhoff cuantică asimptotică . www.mathnet.ru Preluat: 10 decembrie 2018. (nedefinit)
12. ↑ The Quantum Reverse Shannon Theorem and Resource Tradeoffs for Simulating Quantum Channels - IEEE Journals & Magazine  . ieeeexplore.ieee.org. Preluat: 20 decembrie 2018.

Literatură

• Structura hărților unitare și conjectura Birkhoff cuantică asimptotică (articol)
• Algoritmi în timp polinomial pentru factorizarea primilor și logaritmi discreti pe un computer cuantic (articol)
• Dovezi interactive cuantice cu mesaje scurte (articol)
• Puterea dezlegarii (articol)
• Supraadditivitatea în capacitățile de schimb ale canalelor cuantice (articol)
• Îmbunătățiri cuantice și supercuantice ale canalelor cu doi emițători și doi receptori (articol)
• Polylog-LDPC Capacitate Achieving Codes for the Quantum Erasure Channel (articol)
• Teorema Shannon inversă cuantică și compromisurile de resurse pentru simularea canalelor cuantice — IEEE Journals & Magazine

Link -uri

• www-math.mit.edu/~shor/ - site-ul oficial al lui Peter Shor
• Identificarea talentului: competiții americane de matematică , Focus, vol. 24, numărul 3 (martie 2004).
• Shor - Informatician , Buletin informativ Fusion, Vol. 2, Numărul 4 (iarna 2002/2003).
• DBLP: Peter W. Shor .
• Expertul în calcul cuantic Peter Shor primește Premiul Dickson pentru Știință al lui Carnegie Mellon în 1998 .
• Peter W. Shor - Fundația MacArthur
• Peter Shor Academia Națională de Științe

Site-uri tematice	Genealogie matematică ORCID zbMATH Deschide Portal de matematică integral rusesc
Dicționare și enciclopedii	croat Universalis
În cataloagele bibliografice	LCCN : n90675725 VIAF : 16391602 WorldCat VIAF : 16391602