Shore, Peter

Peter Shor ( eng.  Peter Shor ; född 14 augusti 1959 , New York , USA ) är en amerikansk vetenskapsman. Författare till verk inom området geometri, sannolikhetsteori, kombinatorik, teori om algoritmer och kvantinformatik. Han är mest känd för sina framstående resultat inom teorin om kvantberäkning.

1994 utvecklade han en effektiv polynomfaktoriseringsalgoritm för stora tal för en kvantdator. (En polynomalgoritm för att faktorisera stora tal till faktorer på en klassisk dator har ännu inte upptäckts och enligt många forskare är detta en exponentiellt svår uppgift.) 1995 visade han att kvantberäkning kan utföras även i närvaro av inte särskilt stark dekoherensmiljö) om kvantalgoritmisk felkorrigering används. I matematik, P. Shor och medförfattare bevisade polarcirkelsatsen .

Vinnare av Nevanlinna-priset ( 1998 ), Gödel-priset ( 1999 ), MacArthur Fellowship ( 1999 ) och många andra prestigefyllda vetenskapliga utmärkelser.

Biografi

1977 tog han tredje plats vid den amerikanska matematikolympiaden [1] , varefter han deltog i den internationella matematiska olympiaden i Jugoslavien som en del av det amerikanska laget och vann en silvermedalj där [2] [3] .

Han tog examen från Caltech 1981 med en kandidatexamen i matematik. Han fortsatte sina forskarstudier vid Massachusetts Institute of Technology , där han 1985 belönades med titeln Doctor of Philosophy in Applied Mathematics (en nära analog är titeln Candidate of Science in Russia). Peter Shores doktorandhandledare var Tom Layton . Efter försvaret tillbringade han ett år vid University of Berkeley som postdoc. 1986 började han med AT&T Bell Laboratories i Murray Hill, New Jersey, och 1997 flyttade han till AT&T Laboratories i Florham Park, New Jersey. Under flera år var hans huvudsakliga intresseområde algoritmer för konventionella datorer, och samtidigt studerade han sannolikhetsteori och kombinatorik. 1994, efter att ha tänkt på problemen, gjorde han sin upptäckt inom området kvantdatorer ( Shor's Algorithm ). Sedan dess har han tillbringat det mesta av sin tid med forskning inom kvantberäkning och kvantinformationsteori [ 4] .

2004 flyttade han från företaget till undervisning vid Institutionen för matematik vid Massachusetts Institute of Technology , där han fortfarande arbetar. Sedan ungefär samma tid har han varit medlem i Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory vid Massachusetts Institute of Technology (CSAIL) och Center for Theoretical Physics.

2007 belönades han med Distinguished Service Award från California Institute of Technology ( Caltech ). Han är också medlem av US National Academy of Sciences [5] .

Han spelade sig själv i serien " New Star " (eng. "Nova" 1974  - ...)

Personligt liv

Shore är gift med sin fru Jennifer. De har två döttrar, den äldsta heter Valeria [6] .

Vetenskaplig verksamhet

Professor Shor är känd för sitt arbete med kvantberäkningar, i synnerhet utvecklingen av en kvantalgoritm, nu känd som Shors algoritm, snabbare än någon av de kända moderna algoritmerna som körs på en klassisk digital dator. Således gjorde han den fysiska utvecklingen av kvantdatorer mer genomförbar och verklig. Shor visade att fel i beräkningar inte nödvändigtvis leder till allvarliga funktionsfel i driften av en kvantdator - han visade att kvantkorrigerande koder kunde användas för att bygga en kvantdator av lätt bullriga komponenter. Således bröt Peter Shor det mycket använda Rivest-Shamir-Adelman- kryptosystemet som användes tidigare [7] .

2002 tilldelades han King Faisal International Prize for Science (neav Arab Nobel Prize ). Utöver henne tilldelades professor Shor Rolf Nevanlinna-priset från International Congress of Mathematicians 1998, Dixon-priset i naturvetenskap samma 1998, International Quantum Communications Prize och Gödel-priset för bästa arbete inom teoretisk datavetenskap i 1999 . Också 1999 tilldelades han MacArthur Fellowship (med smeknamnet "Genius Fellowship"), som delas ut årligen av John D. och Catherine T. MacArthur Foundation till amerikanska medborgare och invånare i alla åldrar och studieområden "som uppvisar exceptionella meriter och löftet om fortsatt och utökat kreativt arbete” och 1998 års internationella kvantkommunikationspris [5] [8] .

Shore är den 25:e mottagaren av detta pris från Carnegie Mellon University . Shors utvecklingar syftar på kvantdatorn , som kraftigt kan överträffa digitala datorer i hastighet och lära sig lösa problem som är svåra att lösa för de modernaste parallellmaskinerna. Men funktionerna hos en sådan enhet var inte tillräckligt kända förrän 1994, när Shor upptäckte en algoritm för att kvantisera stora tal eller heltal till primtal. Hans genombrott utlöste en våg av forskning bland fysiker och datavetare som nu hjälper till att ta kvantdatorer från teori till prototypstadiet. Svårigheten att faktorisera långa siffror med hjälp av konventionella datorer ligger bakom några av de mycket använda metoderna för att kryptera information på Internet. Av denna anledning kan en kvantdator åtminstone potentiellt äventyra säkerheten för elektroniska pengar och signaturer på Internet. Men en enhet som faktiskt skulle kunna implementera Shors algoritm för stora antal är fortfarande många år bort, eftersom många tekniska svårigheter måste övervinnas. Därför övervakar säkerhetsorganisationer utvecklingen på detta område och det finns ingen allvarlig oro ännu [9] .

Peter Shor är en aktiv bidragsgivare och användare av Stack Exchange , med tre guld "märken" (en för ett bra svar) och hundra nittiotvå silver och brons "märken" [10] .

Shors arbete med utvecklingen av en kvantdator äventyrar modern kryptografi, i synnerhet RSA-algoritmen , som är ett kryptosystem med publik nyckel baserat på faktorisering av produkten av två stora primtal. Detta leder till utvecklingen av postkvantkryptografi  - kryptografi som kommer att vara relevant efter kvantdatorns uppfinning, såsom hashtabellbaserade Merkle-signaturer , felkorrigeringskryptosystem (som McEliece ) och hemlig nyckelkryptering (som AES ) ).

Rapport om strukturen för enhetsavbildningar och Birkhoffs asymptotiska kvantförmodan

Värdet med denna rapport är att den väcker många framtidsfrågor som professorn tar upp. Professorn undrar om Birkhoffs teorem generaliserar till kvantkanaler. En av Birkhoffs satser säger att vilken bistokastisk matris som helst är en konvex kombination av permutationsmatriser. En icke-kommutativ analog av den stokastiska kartläggningen är kvantkanalen, det vill säga en helt positiv spårbevarande kartläggning av hermitiska matriser. En analog av bistokastiska matriser är enhetliga kanaler som bevarar identitetsmatrisen. En naturlig icke-kommutativ generalisering av Birkhoffs teorem skulle vara påståendet att varje enhetskanal är en konvex kombination av enhetliga avbildningar, vilket dock inte är sant. Ett svagare uttalande är Birkhoffs asymptotiska kvantförmodan om approximationen genom enhetliga avbildningar av kanalens n :te tensorpotens eftersom n tenderar mot oändligheten. Professor Shor visar att en sådan hypotes också är felaktig och föreslår en klassificering av enhetliga kanaler relaterade till denna hypotes [11] .

Studier av Shannons kvantinverssats

Detta arbete är ett av de viktigaste i professorns verksamhet, eftersom det utvecklar hans ursprungliga forskning och gör det möjligt för honom att förfina den. Arbetet behandlar kvantinformationsteori och försöker analysera hur mycket information som kan överföras över en kvantkanal . Till skillnad från det klassiska fallet, för vilket det, enligt Shannon-formeln , endast finns ett kanalkapacitetsvärde, beror det i kvantfallet på om den överförda informationen är klassisk eller kvant, och vilka hjälpresurser som finns tillgängliga.

Dual till det vanliga bruskanalkodningsproblemet, där en bruskanal (klassisk eller kvant) används för att simulera en brusfri kanal, gäller Shannons omvända satser användningen av brusfria kanaler för att simulera bruskanaler och, mer allmänt, användningen av en enda bruskanal för att simulera bruskanaler simulering av driften av en annan kanal (brus eller tyst). För länkar med en bandbredd som inte är noll är sådan modellering alltid möjlig, men för att vara effektiv krävs vanligtvis hjälpresurser av lämplig typ och kvantitet. I det klassiska fallet är den allmänna slumpmässigheten mellan sändare och mottagare en tillräcklig hjälpresurs, oavsett källans natur, men i kvantfallet beror de nödvändiga hjälpresurserna för effektiv simulering både på kanalen som modelleras och på källan och input till det.

För tensorenergikällor (en kvantgeneralisering av klassiska minneslösa källor) räcker det med intrassling i form av standard ebits (maximalt intrasslade par av qubits ) men för generella källor som kan vara godtyckligt korrelerade eller intrasslade vid kanalingångar, tillkommer resurser som t.ex. intrassling eller läckagetillstånd, är vanligtvis oundvikliga. Genom att kombinera befintliga och nya resultat fastställer vi mängden kommunikations- och supportresurser som behövs i både de klassiska och kvanta fallen, avvägningarna mellan dem och förlusten av simuleringseffektivitet i fall där supportresurser saknas eller är otillräckliga. I synnerhet finner vi ett nytt enkelt uttryck för framkopplingskostnaden för att simulera den koherenta återkopplingen av kvantkanaler (dvs. en simulering där avsändaren sparar det som annars skulle komma in i miljön i en konventionell simulering) på strömförsörjning som inte är strömförsörjning vid närvaro av obegränsade ebitar när det inte finns någon annan hjälpresurs. Resultat angående tensorenergikällor visar en stark interaktion med kraftsatsen förknippad med intrassling [12] .

Anteckningar

1. ↑ Murray Klamkin (redaktör). Mathematical Association of America (januari 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 , tillgänglig 10 maj 2007
2. ↑ Mill Valley Historical Society, 2004, 'History of Homestead Valley' Arkiverad 2006-08-21.
3. ↑ Stephen R. Dunbar, 'Identifiera talang: American Mathematics Competitions' i Mathematical Association of America, Focus, Vol 24, Issue 3, mars 2004, s 29
4. ↑ Peter Shor | M.I.T. Matematik . math.mit.edu. Hämtad: 20 december 2018. (obestämd)
5. ↑ 1 2 King Faisal-priset | Professor Peter  W. Shor Hämtad: 10 december 2018.
6. ↑ SCS News Releases . www.cs.cmu.edu. Hämtad: 10 december 2018. (obestämd)
7. ↑ American Mathematical Society  . www.ams.org. Hämtad: 20 december 2018.
8. ↑ Nevanlinna-priset › Heidelberg Laureate Forum  . Hämtad: 20 december 2018.
9. ↑ Peter W. Shor. Polynom-tidsalgoritmer för primfaktorisering och diskreta logaritmer på en kvantdator  // SIAM Journal on Computing. — 1997-10. - T. 26 , nej. 5 . - S. 1484-1509 . - ISSN 1095-7111 0097-5397, 1095-7111 . - doi : 10.1137/S0097539795293172 .
10. ↑ Användare Peter Shor . Teoretisk datavetenskap Stack Exchange. Hämtad: 20 december 2018. (obestämd)
11. ↑ Peter Shor, Strukturen av enhetskartor och den asymptotiska kvantformen Birkhoff-förmodan . www.mathnet.ru Hämtad: 10 december 2018. (obestämd)
12. ↑ Quantum Reverse Shannon Theorem and Resurs Tradeoffs for simulating Quantum Channels - IEEE Journals & Magazine  . ieeeexplore.ieee.org. Hämtad: 20 december 2018.

Litteratur

• Struktur av enhetskartor och den asymptotiska kvantum Birkhoff-förmodan (artikel)
• Polynom-tidsalgoritmer för primfaktorisering och diskreta logaritmer på en kvantdator (artikel)
• Quantum Interactive Proofs with Short Messages (artikel)
• The Power of Unentanglement (artikel)
• Superadditivitet i avvägningskapacitet för kvantkanaler (artikel)
• Kvant- och superkvantförbättringar till tvåsändare, tvåmottagareskanaler (artikel)
• polylog-LDPC Capacity Achieving Codes för Quantum Erasure Channel (artikel)
• Quantum Reverse Shannon Theorem och resursavvägningar för simulering av kvantkanaler — IEEE Journals & Magazine

Länkar

• www-math.mit.edu/~shor/ - officiella webbplats för Peter Shor
• Identifiera talang: American Mathematics Competitions , Focus, Vol. 24, nummer 3 (mars 2004).
• Shor - Computer Scientist , Fusion Newsletter, Vol. 2, nummer 4 (vintern 2002/2003).
• DBLP: Peter W. Shor .
• Quantum Computing Expert Peter Shor får Carnegie Mellons 1998 Dickson-pris i vetenskap .
• Peter W. Shor - MacArthur Foundation
• Peter Shor National Academy of Science

Tematiska platser	Matematisk släktforskning ORCID zbMATH Öppna Helrysk matematisk portal
Ordböcker och uppslagsverk	Kroatisk Universalis
I bibliografiska kataloger	LCCN : n90675725 VIAF : 16391602 WorldCat VIAF : 16391602