Bennett, Charles (fysiker)

Charles Bennett ( eng.  Charles Henry Bennett ; 1943 [2] , New York ) är en amerikansk teoretisk fysiker, datavetare, en av skaparna av teorin om kvantmångpartikelinteraktion , BB84 , Bennett acceptance ratio -metoden. Känd för sina avgörande resultat inom kvantinformationsteori , kvantinformatik , inklusive kvantkryptografi . Medlem av US National Academy of Sciences (1997) [3] . Mottagare av Harvey- , Rank- , Okawa- och Shannon -priserna , samt Wolf Prize in Physics (2018). Thomson Reuters Citation Laureate (2012).

Biografi

Charles föräldrar, Ann och Boyd Bennett, var musiklärare [4] .

År 1960 tog han examen från gymnasiet i New York ( Croton-Harmon High School ) och gick in på Brandeis University i Waltham [2] , där han studerade kemi och 1964 fick en kandidatexamen i det. Samma 1964 gick han in på Harvard University och började forska i molekylär dynamik under ledning av David Turnbull och Bernie Alder . 1971 tog han sin doktorsexamen för datorsimulering av molekylär rörelse. Sedan fortsatte Bennett forskning under ledning av Enisur Rahman vid Argonne National Laboratory och gjorde det i ytterligare ett år [4] .

1972 började Charles Bennett med IBM Research. Samtidigt arbetade en annan fysiker, Rolf Landauer , på IBM Research med uppgifter relaterade till teoretisk datavetenskap. Detta hade en djupgående effekt på Bennett, den framtida grundaren av kvantdatavetenskap , och hans intressen relaterade till fysik och datavetenskap bildades [4] .

1973 publicerade Charles Bennett en artikel om beräkningarnas logiska reversibilitet [5] , där han, baserat på Rolf Landauers arbete, visade att beräkningar kan utföras på ett reversibelt sätt. Han förutsåg i viss mån huvudidén med kvantdatorer - reversibiliteten av beräkningar [4] .

1982 föreslog Charles Bennett, som förlitade sig på informationsteori , en annan tolkning av Maxwells Demon , som visar att en ändlig mängd minne nödvändigtvis kommer att leda till att information förstörs, vilket i sin tur är en termodynamiskt oåterkallelig process [6] . Han föreslog också en algoritm för att beräkna skillnaden mellan de fria energierna i två system, som kallades Bennetts acceptanskvot -metoden [7] .

Från 1983 till 1985 föreläste Charles Bennett om kryptografi och beräkningsfysik vid Boston University [4] .

Aktiviteter

1984 föreslog Charles Bennett, tillsammans med Gilles Brassard från University of Montreal , det första protokollet för krypteringen av kvantinformation, BB84 , baserat på Heisenbergs osäkerhetsprincip . Medan de flesta av de traditionella metoderna förlitar sig på algoritmernas beräkningskomplexitet , såsom faktorisering . Bennett föreslog att skicka en, slumpmässigt polariserad, foton till var och en av samtalspartnerna. Således är det möjligt att upprätta en säker förbindelse mellan samtalspartner utan den initiala hemliga informationen. Därefter skapade han tillsammans med John Smolin den första kvantnyckelgeneratorn. Efter det började den snabba utvecklingen av kvantkryptografi med användning av optisk fiber och i ledigt utrymme [2] [4] .

Parallellt med sin forskning om kvantkryptografi bidrog Charles Bennett till utvecklingen av algoritmisk informationsteori . Han introducerade en annan definition av måttet på den inre komplexiteten i ett fysiskt tillstånd ( logisk komplexitet ), som skiljer sig från definitionen av måttet på komplexitet enligt Kolmogorov [4] .

I början av 1990-talet blev Charles Bennett intresserad av de ovanliga förhållandena mellan kvanttillstånd , upptäckta på 1930-talet av Einstein , Podolsky , Rosen och Schrödinger , kallade kvantentanglement . 1992, tillsammans med Steven Weisner publicerade Bennett en artikel som revolutionerade kommunikationsteorin. Artikeln sa att med hjälp av en kvantbit (till exempel en foton med två polarisationer ), tack vare ett par "trasslade" kvantpartiklar, blir det möjligt att skicka två informationsbitar. Detta kringgår Holevo-gränsen , enligt vilken en kvantbit bara kan förmedla en bit information. Fenomenet kallas quantum superdense coding [4] .

Samma år hölls ett seminarium av William Wutters i Montreal . Den diskuterade hett problemen förknippade med den optimala överföringen av ett kvanttillstånd mellan två laboratorier belägna långt från varandra. Escher Perez , Richard Jose , Claude Crepier och Gilles Brassard deltog i diskussionen . Perez nämnde att Bennett i samband med sin 50-årsdag ställde den grundläggande frågan: "Vad händer om vi ger varje labb en av ett par intrasslade partiklar?" Denna idé låg till grund för upptäckten av fenomenet kvantteleportation .

1993 publicerade de en artikel i Physical Review Letters med titeln "Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels" [8] skriven av paneldeltagare i Montreal. I artikeln visade forskare att, med ett par intrasslade partiklar i vart och ett av laboratorierna, såväl som förmågan att utbyta två bitar av information, är det möjligt att överföra kvantinformation från den första partikeln till den andra, som ligger i ett avlägset laboratorium. Kvantinformation raderas från den första partikeln och återställs sedan till den andra på grund av deras intrassling. Några år senare testades både quantum ultradense coding och quantum teleportation experimentellt. Experimenten utfördes av Anton Zeilingers team [4] .

Fortsatt arbete

Under 1995-97 skapade Charles Bennett och hans team kvantteorin om intrassling och föreslog flera olika tekniker för robust överföring av klassisk och kvantinformation över en bullrig kanal. Som ett resultat, tillsammans med upptäckten av kvantteleportation och kvantsuperdense kodning, gjorde forskaren ett enormt bidrag till teorin om kvantkommunikation och kvantberäkning. I synnerhet ett protokoll baserat på fenomenet kvantintrassling utvecklat av Bennett och hans kollegor inspirerade ett team av forskare från Gdansk . 1996 upptäcktes nämligen den så kallade intrasslingsgränsen i Gdansk. Detta skapade intresse bland andra vetenskapsmän, vilket bland annat ledde till upptäckten av den så kallade informationsblockerande effekten och även till skapandet av grunden för att konstruera teorin om kvant-många-partikelinteraktion [4] .

Charles Bennett gjorde ett stort bidrag till teorin om kvantkanalen . I synnerhet hans artikel om förhållandet mellan kapaciteten hos en kvantkanal på grund av fenomenet intrassling och Shannons omvända teorem, som har blivit den viktigaste inom detta område av vetenskapen [4] [9] .

Prestationerna av Charles Bennett bildade grunden för en ny gren av vetenskap -kvantinformationsteori . De hjälpte till den snabba utvecklingen av experimentella tekniker för omvandling och kontroll av kvantsystem , det vill säga kvantteknologier , och gjorde också revolutionerande förändringar i grunden för kvantbeskrivningen av naturen. IBM Fellow (1995) och Fellow i American Physical Society . Charles Bennett är författare och medförfattare till artiklar som hittills har citerats mer än 28 300 gånger, inklusive 10 artiklar som redan har citerats mer än 1 000 gånger. Hans arbete om kvantteleportation har redan citerats över 7 000 gånger [4] .

Gift, tre vuxna barn. Han är förtjust i fotografi och musik [4] .

Utmärkelser och utmärkelser

• International Quantum Communication Award (1996) [10]
• Rank Prize (2006) [11]
• Hedersdoktor vid universitetet i Gdansk (2006) [4]
• Harvey Award (2008) [12]
• Okawa Award (2010)
• Thomson Reuters Citation Laureate in Physics (2012) [13]
• Dirac-medalj (2017)
• BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (2019)
• Shannon Award (2020)
• Fundamental Physics Prize (2023)

Anteckningar

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-profil . IBM (november 2011). Hämtad 9 oktober 2016. Arkiverad från originalet 24 september 2016.
3. ↑ Charles H.  Bennett . National Academy of Science (1997). Hämtad 9 oktober 2016. Arkiverad från originalet 10 oktober 2016.
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Charles H. Bennett - Profil  . Universitetet i Gdansk (20 april 2016). Hämtad 9 oktober 2016. Arkiverad från originalet 13 oktober 2016.
5. ↑ CH Bennett. Logisk reversibilitet av  beräkningar . - 1973. - Vol. 17 , nr. 6 . - s. 525-532 .
6. ↑ Charles H. Bennett. The thermodynamics of computation—a review  (engelska)  // International Journal of Theoretical Physics: tidskrift. - 1981. - 1 maj ( vol. 21 , nr 12 ). - P. 905-940 .
7. ↑ Charles H. Bennett. Effektiv uppskattning av fri energiskillnader från Monte Carlo-data  (engelska)  // JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS: tidskrift. - 1976. - 1 maj ( nr 22 ). - S. 245-268 .
8. ↑ Bennett C., Bennett C. H. , Brassard G. , Crépeau C. , Jozsa R. , Peres A. , Wootters W. Teleportering av ett okänt kvanttillstånd via dubbla klassiska och Einstein-Podolsky-Rosen-kanaler  // Phys . Varv. Lett. - [Woodbury, NY, etc.] : American Physical Society , 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. och Thapliyal Ashish V. Entanglement-Assisted Classical Capacity of Noisy Quantum Channels   // Phys . Varv. Lett.. - 1999. - 18 augusti.
10. ↑ Quantum Communication Award  (engelska)  (länk inte tillgänglig) . QCMC (1996). Hämtad 9 oktober 2016. Arkiverad från originalet 5 mars 2016. ]
11. ↑ The Rank Prize Funds  (engelska)  (otillgänglig länk) (2016). Hämtad 17 oktober 2016. Arkiverad från originalet 18 oktober 2016.
12. ↑ Pristagare  . _ Lista över Harvey-pristagare . Israel Institute of Technology. Hämtad 17 oktober 2016. Arkiverad från originalet 1 juni 2016.
13. ↑ Charles H. Bennett, Gilles Brassard, William K. Wootters. Kvantteleportering  . _ Thomson Reuters (2012). Hämtad 9 oktober 2016. Arkiverad från originalet 9 oktober 2016.

Tematiska platser	Google Scholar ORCID Forskar-ID zbMATH Öppna
I bibliografiska kataloger	ISNI : 0000 0003 8718 7367 NTA : 112478360 VIAF : 280101188 WorldCat VIAF : 280101188