Gilles Brassard和Charles Bennett获2025年图灵奖

3月18日,美国计算机协会(ACM)宣布,加拿大学者吉勒斯·布拉萨德(Gilles Brassard)和美国学者查尔斯·本内特(Charles Bennett)获得2025年度图灵奖,以表彰他们“建立量子信息科学基础以及变革安全通信与计算方面所发挥的关键作用 (for their essential role in establishing the foundations of quantum information science and transforming secure communication and computing)”。作为计算机科学领域的国际最高荣誉奖项,此次图灵奖颁发给两位量子信息科学领域的先驱学者,充分体现量子通信与量子网络的重要价值已经得到了国际计算机与信息科学领域的广泛认可和高度重视。

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实现安全的信息传输是人类长久以来的梦想。密码学早在数千年前即已萌芽,然而传统加密方法始终依赖计算复杂性这一尚未得到严格数学证明的假设。在历史上,几乎每一次加密算法的进步都被更先进的方法所破解,因此信息传输安全一直面临着高度风险。特别是随着量子计算技术的迅猛发展,其超强计算能力将对当前依赖计算复杂度的传统公钥加密体系(如RSA算法)构成根本性威胁。国际学术界与产业界普遍预计,至2035年前后,具备实质性攻破RSA等主流公钥加密算法能力的量子计算机极有可能出现。

Bennett与Brassard的开创性工作从根本上改变了信息安全的格局,并且建立了量子信息的科学基础。他们最具代表性的成就在于提出了量子通信的两大核心应用,即量子密钥分发(QKD)和量子隐形传态的理论构想。

Gilles Brassard和Charles Bennett两位得主

1984年,Bennett和Brassard提出了量子密钥分发这一原理上无条件安全的全新通信方式,从而结束了加密与破解之间持续千年的拉锯战。量子密钥分发安全性基于量子力学原理,与任何计算复杂度的假设无关。结合量子密钥分发和“一次一密”,密文的安全性已经得到了信息学层面的严格证明,是迄今唯一达到“信息论可证”安全的通信方式,即使是量子计算机也无法破解。1993年,他们与合作者进一步提出量子隐形传态协议,该协议能够在不实际传输量子信息载体的情况下,将量子信息传送至遥远地点,为用户与远程量子计算机之间进行量子信息交互提供了高效途径。结合量子密钥分发和量子隐形传态,可以构建高效、安全的量子网络,为未来量子互联网奠定基础。

如同ACM主席Yannis Ioannidis所述:“今天量子技术在全球的势头凸显了他们贡献的持久重要性。”Bennett 和 Brassard 的开创性理论工作获得了2025年图灵奖,正是因为其深远的现实意义被当今全球量子技术的迅猛发展所证明。我国学者在将他们的理论转化为现实技术方面发挥了决定性作用,显著提升了这一领域的全球影响力。在本次图灵奖的获奖人介绍中明确指出,“BB84及其变体已在全球运营的量子通信网络中得到实现,包括通过光纤和通过卫星的自由空间通道。”

在量子密钥分发方面,我国学者率先关闭了现实条件下由非理想器件导致的安全隐患,使得量子密钥分发的现实应用成为可能。通过“墨子号”量子科学实验卫星以及远距离光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”,我国率先构建了天地一体的广域量子通信网络雏形,并将覆盖范围扩展至全国超过 10000 公里,服务于电信、政务、金融、能源等多个关键领域。中国电信推出的“量子密话”服务已惠及近 600 万用户。

我国构建天地一化广域量子通信网络

在量子隐形传态方面,我国学者在1997年参与了国际上首次实现量子隐形传态的实验工作,而该工作被公认为量子信息实验研究的开山之作。此后,我国学者先后实现了终端开放、多体、多自由度的量子隐形传态,不断扩展量子隐形传态的技术边界。2017年,通过“墨子号”量子卫星,我国学者首次将量子隐形传态的距离突破千公里。这些工作奠定了广域量子网络的技术基础。

“墨子号”实现千公里级地星量子隐形传态

受我国的引领,欧美发达国家也在加速推进量子密码与量子通信的研究和部署。例如,欧盟“量子旗舰”计划将量子通信列为重点领域;美国“国家量子倡议”及其再授权法案重点推动量子网络从基础研究向实际应用的转型;欧洲量子通信基础设施(EuroQCI)正在建设跨国 QKD 网络;总投资超过 100 亿欧元、整合量子加密技术的 IRIS² 多轨道安全连接系统已启动政府服务,预计 2030 年实现全面运营。据《自然》杂志 2025 年 3 月报道,全球范围内已有十余颗量子通信卫星即将发射,标志着卫星量子通信正进入新一轮爆发期。

除本次图灵奖外,Bennett 和 Brassard还先后荣获2018年度沃尔夫物理学奖、2019年度墨子量子奖以及2023年度科学突破奖等重要国际学术荣誉。

Charles Bennett与Gilles Brassard教授曾获2019年度“墨子量子奖”

回顾历史,2002年图灵奖授予RSA公钥加密的发明者Rivest、Shamir和Adleman,标志着RSA奠定了现代信息安全体系的基础。在RSA的安全性可预见地受到量子计算带来冲击的当前,图灵奖授予量子信息科学的奠基人,不仅延续了国际学术界对信息安全领域的持续重视,更清晰地标志着量子通信正成为未来信息安全体系的核心支柱。如同本次图灵奖的介绍中所述,“量子密码学,连同新兴的经典方法(即后量子密码,PQC)——尽管该方法尚未有安全性证明,代表了未来几十年保障数字通信安全的途径之一。”

 

信息来源:“量子科话”微信公众号