Bennett, Charles (fizikus)

Charles Bennett ( eng.  Charles Henry Bennett ; 1943 [2] , New York ) amerikai elméleti fizikus, informatikus, a kvantum sok-részecske kölcsönhatás elméletének egyik megalkotója , BB84 , Bennett elfogadási arány módszer. A kvantuminformációelmélet , a kvantuminformatika , beleértve a kvantumkriptográfiát is kiemelkedő eredményeiről ismert . Az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának tagja (1997) [3] . Harvey- , Rank- , Okawa- és Shannon -díjas , valamint fizikai Wolf-díjas (2018). Thomson Reuters idézetdíjas (2012).

Életrajz

Charles szülei, Ann és Boyd Bennett zenetanárok voltak [4] .

1960-ban érettségizett a New York-i középiskolában ( Croton-Harmon High School ), és belépett a walthami Brandeis Egyetemre [2] , ahol kémiát tanult, majd 1964-ben bachelor fokozatot szerzett ebben. Ugyanebben 1964-ben belépett a Harvard Egyetemre , és molekuláris dinamikával kapcsolatos kutatásokat kezdett David Turnbull és Bernie Alder irányítása alatt . 1971-ben doktorált a molekuláris mozgás számítógépes szimulációjából. Ezután Bennett folytatta a kutatást Enisur Rahman irányításával az Argonne National Laboratoryban , és még egy évig végezte [4] .

1972-ben Charles Bennett csatlakozott az IBM Researchhez. Ugyanebben az időben egy másik fizikus, Rolf Landauer az IBM Researchnél dolgozott az elméleti számítástechnikával kapcsolatos feladatokon. Ez mély hatást gyakorolt ​​Bennettre, a kvantuminformatika leendő megalapítójára , és kialakult a fizikával és az informatikával kapcsolatos érdeklődési köre [4] .

Charles Bennett 1973-ban publikált egy cikket a számítások logikai visszafordíthatóságáról [5] , amelyben Rolf Landauer munkája alapján megmutatta, hogy a számítások reverzibilis módon is végrehajthatók. Bizonyos mértékig előre látta a kvantumszámítógépek fő gondolatát - a számítások megfordíthatóságát [4] .

1982-ben Charles Bennett az információelméletre támaszkodva a Maxwell-démon egy másik értelmezését javasolta , amely azt mutatja, hogy véges mennyiségű memória szükségszerűen az információ pusztulásához vezet, ami viszont termodinamikailag visszafordíthatatlan folyamat [6] . Javasolt egy algoritmust is két rendszer szabad energiái közötti különbség kiszámítására , amelyet Bennett elfogadási arány módszernek neveztek el [7] .

1983-tól 1985-ig Charles Bennett kriptográfiáról és számítógépes fizikáról tartott előadást a Bostoni Egyetemen [4] .

Tevékenységek

1984-ben Charles Bennett Gilles Brassarddal , a Montreali Egyetem munkatársával közösen javasolta az első kvantuminformáció-titkosítási protokollt, a BB84 -et, amely a Heisenberg -féle bizonytalanság elvén alapul . Míg a legtöbb hagyományos módszer az algoritmusok számítási összetettségére támaszkodik , például a faktorizációra . Bennett azt javasolta, hogy küldjenek egy véletlenszerűen polarizált fotont minden beszélgetőpartnernek. Így lehetséges a kezdeti titkos információ nélkül is biztonságos kapcsolat kialakítása a beszélgetőpartnerek között. Ezt követően John Smolinnal együtt megalkotta az első kvantumkulcs generátort. Ezt követően indult meg az optikai szálat használó és szabad térben végzett kvantumkriptográfia gyors fejlődése [2] [4] .

A kvantumkriptográfiával kapcsolatos kutatásaival párhuzamosan Charles Bennett hozzájárult az algoritmikus információelmélet fejlesztéséhez . Bevezette a fizikai állapot belső komplexitásának mértékének egy másik definícióját ( logikai komplexitás ), amely eltér a komplexitás mértékének Kolmogorov [4] szerinti definíciójától .

Az 1990-es évek elején Charles Bennett érdeklődni kezdett a kvantumállapotok szokatlan összefüggései iránt, amelyeket az 1930-as években Einstein , Podolsky , Rosen és Schrödinger fedezett fel , és amelyeket kvantumösszefonódásnak neveztek . 1992-ben Steven Weisnerrel Bennett közzétett egy cikket amely forradalmasította a kommunikációelméletet. A cikk azt írta, hogy egy kvantumbit (például egy két polarizációjú foton ) segítségével egy pár "összegabalyodott" kvantumrészecskének köszönhetően két bitnyi információ küldése válik lehetővé. Ez megkerüli a Holevo-korlátot , amely szerint egy kvantumbit csak egy bit információt tud továbbítani. A jelenséget kvantum szuperdenz kódolásnak nevezik [4] .

Ugyanebben az évben William Wutters szemináriumát tartották Montrealban . Hevesen tárgyalta a kvantumállapot optimális átvitelével kapcsolatos problémákat két egymástól távol fekvő laboratórium között. A beszélgetésben részt vett Escher Perez , Richard Jose , Claude Crepier és Gilles Brassard . Perez megemlítette, hogy 50. születésnapja alkalmából Bennett feltette az alapvető kérdést: "Mi történik, ha minden egyes laboratóriumnak adunk egy pár összegabalyodott részecskét?" Ez az ötlet volt az alapja a kvantumteleportáció jelenségének felfedezésének .

1993-ban publikáltak egy cikket a Physical Review Letters -ben "Ismeretlen kvantumállapot teleportálása kettős klasszikus és Einstein-Podolsky-Rosen csatornákon keresztül" [8] címmel, montreali paneltagok által. A cikkben a tudósok kimutatták, hogy az egyes laboratóriumokban egy pár összegabalyodott részecskével, valamint két bit információ cseréjének képességével lehetséges a kvantuminformáció átvitele az első részecskerõl a másodikba, amely elhelyezkedik. egy távoli laboratóriumban. A kvantuminformáció törlődik az első részecskéből, majd visszaáll a másodikba az összefonódásuk miatt. Néhány évvel később kísérletileg tesztelték a kvantum ultradenz kódolást és a kvantum teleportációt is. A kísérleteket Anton Zeilinger [4] csapata végezte .

További munka

1995 és 1997 között Charles Bennett és csapata megalkotta az összefonódás kvantumelméletét, és számos különböző technikát javasolt a klasszikus és kvantuminformációk robusztus átvitelére egy zajos csatornán. Ennek eredményeként a kvantumteleportáció és a kvantum-szuperdenz kódolás felfedezésével együtt a tudós óriási mértékben hozzájárult a kvantumkommunikáció és a kvantumszámítás elméletéhez. A Bennett és munkatársai által kidolgozott, a kvantumösszefonódás jelenségén alapuló protokoll inspirált egy gdanski tudóscsoportot . Ugyanis 1996-ban fedezték fel Gdanskban az úgynevezett összefonódási határt. Ez felkeltette az érdeklődést más tudósok körében, ami többek között az úgynevezett információblokkoló hatás felfedezéséhez, valamint a kvantum-sokrészecske-kölcsönhatás elméletének megalkotásához vezetett [4] .

Charles Bennett nagyban hozzájárult a kvantumcsatorna elméletéhez . Különösen az a cikk, amely az összefonódás jelenségéből adódó kvantumcsatorna kapacitása és a Shannon-féle inverz tétel közötti kapcsolatról szól, amely a tudomány ezen területén a fő tételsé vált [4] [9] .

Charles Bennett eredményei a tudomány új ágának – a kvantuminformációelméletnek – alapját képezték . Segítették a kvantumrendszerek átalakítását és irányítását szolgáló kísérleti technikák , vagyis a kvantumtechnológiák gyors fejlődését , és forradalmi változásokat hajtottak végre a természet kvantumleírásának alapjain is. IBM Fellow (1995) és az American Physical Society tagja . Charles Bennett olyan cikkek szerzője és társszerzője, amelyeket eddig több mint 28 300-szor idéztek, köztük 10 olyan cikket, amelyekre már több mint 1000-szer hivatkoztak. A kvantumteleportációval kapcsolatos munkáját már több mint 7000-szer idézték [4] .

Nős, három felnőtt gyermek. Kedveli a fotózást és a zenét [4] .

Díjak és kitüntetések

• Nemzetközi Kvantumkommunikációs Díj (1996) [10]
• Rangdíj (2006) [11]
• A Gdanski Egyetem díszdoktora (2006) [4]
• Harvey-díj (2008) [12]
• Okawa-díj (2010)
• Thomson Reuters idézet díjas fizikában (2012) [13]
• Dirac-érem (2017)
• A BBVA Foundation Frontiers of Knowledge díja (2019)
• Shannon-díj (2020)
• Fizikai Alapdíj (2023)

Jegyzetek

1. ↑ https://researcher.watson.ibm.com/researcher/view.php?person=us-bennetc
2. ↑ 1 2 3 Charles H. Bennett. Charles H. Bennett IBM  munkatárs . Charles H. Bennett profil . IBM (2011. november). Letöltve: 2016. október 9. Az eredetiből archiválva : 2016. szeptember 24..
3. ↑ Charles H.  Bennett . Nemzeti Tudományos Akadémia (1997). Letöltve: 2016. október 9. Az eredetiből archiválva : 2016. október 10..
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Charles H. Bennett - Profil  . Gdanski Egyetem (2016. április 20.). Letöltve: 2016. október 9. Az eredetiből archiválva : 2016. október 13..
5. ↑ CH Bennett. A számítás logikai megfordíthatósága  . - 1973. - 1. évf. 17 , sz. 6 . - P. 525-532 .
6. ↑ Charles H. Bennett. The thermodynamics of computation – a review  (angol)  // International Journal of Theoretical Physics : folyóirat. - 1981. - május 1. ( 21. évf. , 12. sz.). - P. 905-940 .
7. ↑ Charles H. Bennett. A szabadenergia-különbségek hatékony becslése Monte Carlo adatokból  (angol)  // SZÁMÍTÁSI FIZIKAI FOLYÓIRAT: folyóirat. - 1976. - május 1. ( 22. sz.). - 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 . Fordulat. Lett. - [Woodbury, NY, stb.] : 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. és Thapliyal Ashish V. Entanglement-Assisted Classical Capacity of Noisy Quantum Channels   // Phys . Fordulat. Lett.. - 1999. - augusztus 18.
10. ↑ Quantum Communication Award  (angolul)  (a link nem elérhető) . QCMC (1996). Letöltve: 2016. október 9. Az eredetiből archiválva : 2016. március 5.. ]
11. ↑ The Rank Prize Funds  (angolul)  (elérhetetlen link) (2016). Letöltve: 2016. október 17. Az eredetiből archiválva : 2016. október 18..
12. ↑ Nyertesek  . _ A Harvey-díjasok listája . Izraeli Technológiai Intézet. Letöltve: 2016. október 17. Az eredetiből archiválva : 2016. június 1.
13. ↑ Charles H. Bennett, Gilles Brassard, William K. Wootters. Kvantum  Teleportáció . Thomson Reuters (2012). Letöltve: 2016. október 9. Az eredetiből archiválva : 2016. október 9..

Tematikus oldalak	Google ösztöndíjas ORCID Kutatóazonosító zbMATH Nyitva
Bibliográfiai katalógusokban	ISNI : 0000 0003 8718 7367 NTA : 112478360 VIAF : 280101188 WorldCat VIAF : 280101188