Bennett, Charles (fysiker)

Charles Bennett ( eng.  Charles Henry Bennett ; 1943 [2] , New York ) er en amerikansk teoretisk fysiker, datalog, en af ​​skaberne af teorien om kvante mange-partikel interaktion , BB84 , Bennett accept ratio metode. Kendt for sine afgørende resultater inden for kvanteinformationsteori , kvanteinformatik , herunder kvantekryptografi . Medlem af US National Academy of Sciences (1997) [3] . Modtager af Harvey- , Rank- , Okawa- og Shannon -priserne samt Ulveprisen i fysik (2018). Thomson Reuters Citation Laureate (2012).

Biografi

Charles forældre, Ann og Boyd Bennett, var musiklærere [4] .

I 1960 dimitterede han fra high school i New York ( Croton-Harmon High School ) og gik ind på Brandeis University i Waltham [2] , hvor han studerede kemi og i 1964 modtog en bachelorgrad i naturvidenskaben i det. I samme 1964 gik han ind på Harvard University og begyndte at forske i molekylær dynamik under vejledning af David Turnbull og Bernie Alder . I 1971 modtog han sin ph.d. -grad for computersimulering af molekylær bevægelse. Derefter fortsatte Bennett forskning under ledelse af Enisur Rahman ved Argonne National Laboratory og gjorde det i endnu et år [4] .

I 1972 kom Charles Bennett til IBM Research. Samtidig arbejdede en anden fysiker, Rolf Landauer , hos IBM Research med opgaver relateret til teoretisk datalogi. Dette havde en dyb indvirkning på Bennett, den fremtidige grundlægger af kvantecomputervidenskab , og hans interesser relateret til fysik og datalogi blev dannet [4] .

I 1973 publicerede Charles Bennett en artikel om beregningernes logiske reversibilitet [5] , hvori han på baggrund af Rolf Landauers arbejde viste, at beregninger kan udføres på en reversibel måde. Han forudså til en vis grad hovedideen med kvantecomputere - reversibiliteten af ​​beregninger [4] .

I 1982 foreslog Charles Bennett, baseret på informationsteori , en anden fortolkning af Maxwells Dæmon , som viser, at en begrænset mængde hukommelse nødvendigvis vil føre til ødelæggelse af information, hvilket igen er en termodynamisk irreversibel proces [6] . Han foreslog også en algoritme til at beregne forskellen mellem to systemers frie energier , som blev kaldt Bennett accept ratio metoden [7] .

Fra 1983 til 1985 forelæste Charles Bennett om kryptografi og beregningsfysik ved Boston University [4] .

Aktiviteter

I 1984 foreslog Charles Bennett sammen med Gilles Brassard fra University of Montreal den første kvanteinformationskrypteringsprotokol , BB84 , baseret på Heisenberg - usikkerhedsprincippet . Mens de fleste af de traditionelle metoder er afhængige af den beregningsmæssige kompleksitet af algoritmerne, såsom faktorisering . Bennett foreslog at sende en, tilfældigt polariseret, foton til hver af samtalepartnerne. Det er således muligt at etablere en sikker forbindelse mellem samtalepartnere uden den indledende hemmelige information. Efterfølgende skabte han sammen med John Smolin den første kvantenøglegenerator. Derefter begyndte den hurtige udvikling af kvantekryptografi ved hjælp af optisk fiber og i frit rum [2] [4] .

Parallelt med sin forskning i kvantekryptografi bidrog Charles Bennett til udviklingen af ​​algoritmisk informationsteori . Han introducerede en anden definition af målet for den indre kompleksitet af en fysisk tilstand ( logisk kompleksitet ), forskellig fra definitionen af ​​målet for kompleksitet ifølge Kolmogorov [4] .

I begyndelsen af ​​1990'erne blev Charles Bennett interesseret i de usædvanlige forhold mellem kvantetilstande , opdaget i 1930'erne af Einstein , Podolsky , Rosen og Schrödinger , kaldet kvanteforviklinger . I 1992 publicerede Bennett sammen med Steven Weisner en artikel der revolutionerede kommunikationsteorien. Artiklen sagde, at ved hjælp af en kvantebit (for eksempel en foton med to polariseringer ), takket være et par "sammenfiltrede" kvantepartikler, bliver det muligt at sende to bits information. Dette omgår Holevo-bindingen , ifølge hvilken én kvantebit kun kan formidle én bit information. Fænomenet kaldes quantum superdense coding [4] .

Samme år blev der afholdt et seminar af William Wutters i Montreal . Den diskuterede heftigt problemerne forbundet med den optimale overførsel af en kvantetilstand mellem to laboratorier, der ligger langt fra hinanden. Escher Perez , Richard Jose , Claude Crepier og Gilles Brassard deltog i diskussionen . Perez nævnte, at Bennett i anledning af sin 50-års fødselsdag stillede det grundlæggende spørgsmål: "Hvad sker der, hvis vi giver hvert laboratorium en af ​​et par sammenfiltrede partikler?" Denne idé var grundlaget for opdagelsen af ​​fænomenet kvanteteleportation .

I 1993 publicerede de en artikel i Physical Review Letters med titlen "Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels" [8] skrevet af paneldeltagere i Montreal. I artiklen viste forskerne, at med et par sammenfiltrede partikler i hvert af laboratorierne, samt evnen til at udveksle to bits information, er det muligt at overføre kvanteinformation fra den første partikel til den anden, som er placeret i et fjernlaboratorium. Kvanteinformation slettes fra den første partikel og gendannes derefter til den anden på grund af deres sammenfiltring. Et par år senere blev både kvante ultratæt kodning og kvanteteleportation eksperimentelt testet. Eksperimenterne blev udført af teamet af Anton Zeilinger [4] .

Yderligere arbejde

I 1995-97 skabte Charles Bennett og hans team kvanteteorien om sammenfiltring og foreslog flere forskellige teknikker til robust transmission af klassisk og kvanteinformation over en støjende kanal. Som et resultat, sammen med opdagelsen af ​​kvanteteleportation og kvantesuperdense kodning, ydede videnskabsmanden et enormt bidrag til teorien om kvantekommunikation og kvanteberegning. Især en protokol baseret på fænomenet kvanteforviklinger udviklet af Bennett og hans kolleger inspirerede et hold videnskabsmænd fra Gdansk . I 1996 blev den såkaldte sammenfiltringsgrænse opdaget i Gdansk. Dette skabte interesse blandt andre videnskabsmænd, hvilket blandt andet førte til opdagelsen af ​​den såkaldte informationsblokerende effekt og også til skabelsen af ​​grundlaget for at konstruere teorien om kvante-mange-partikel-interaktion [4] .

Charles Bennett ydede et stort bidrag til teorien om kvantekanalen . Især hans artikel om forholdet mellem kapaciteten af ​​en kvantekanal på grund af fænomenet sammenfiltring og Shannons omvendte teorem, som er blevet den vigtigste inden for dette område af videnskaben [4] [9] .

Charles Bennetts resultater dannede grundlaget for en ny gren af ​​videnskaben - kvanteinformationsteori . De hjalp med den hurtige udvikling af eksperimentelle teknikker til transformation og kontrol af kvantesystemer , det vil sige kvanteteknologier , og foretog også revolutionerende ændringer i grundlaget for kvantebeskrivelsen af ​​naturen. IBM Fellow (1995) og Fellow fra American Physical Society . Charles Bennett er forfatter og medforfatter til artikler, der er blevet citeret mere end 28.300 gange til dato, herunder 10 artikler, der allerede er blevet citeret mere end 1.000 gange. Hans arbejde med kvanteteleportation er allerede blevet citeret over 7.000 gange [4] .

Gift, tre voksne børn. Han er glad for fotografi og musik [4] .

Priser og udmærkelser

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

Noter

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). Hentet 9. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 24. september 2016.
3. ↑ Charles H.  Bennett . National Academy of Science (1997). Hentet 9. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 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). Hentet 9. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 13. oktober 2016.
5. ↑ CH Bennett. Logisk reversibilitet af  beregninger . - 1973. - Bd. 17 , nr. 6 . - s. 525-532 .
6. ↑ Charles H. Bennett. The thermodynamics of computation-a review  (engelsk)  // International Journal of Theoretical Physics: tidsskrift. - 1981. - 1. maj ( bind 21 , nr. 12 ). - S. 905-940 .
7. ↑ Charles H. Bennett. Efficient Estimation of Free Energy Differences from Monte Carlo Data  (engelsk)  // JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS: tidsskrift. - 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 af en ukendt kvantetilstand via dobbelte klassiske og Einstein-Podolsky-Rosen-kanaler  // Phys . Rev. 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. og Thapliyal Ashish V. Entanglement-Assisted Classical Capacity of Noisy Quantum Channels   // Phys . Rev. Lett.. - 1999. - 18. august.
10. ↑ Quantum Communication Award  (engelsk)  (link ikke tilgængeligt) . QCMC (1996). Hentet 9. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 5. marts 2016. ]
11. ↑ The Rank Prize Funds  (engelsk)  (utilgængeligt link) (2016). Hentet 17. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 18. oktober 2016.
12. ↑ Prisvindere  . _ Liste over Harvey-prisvindere . Israels teknologiske institut. Hentet 17. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 1. juni 2016.
13. ↑ Charles H. Bennett, Gilles Brassard, William K. Wootters. Kvanteteleportation  . _ Thomson Reuters (2012). Hentet 9. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 9. oktober 2016.

Tematiske steder	Google Scholar ORCID ForskerID zbMATH Åbn
I bibliografiske kataloger	ISNI : 0000 0003 8718 7367 NTA : 112478360 VIAF : 280101188 WorldCat VIAF : 280101188