IBM查尔斯·贝内特获图灵奖，开创量子信息科学新时代

许多人将量子计算的起源追溯到1981年春天在马萨诸塞州德德姆市MIT恩迪科特研究所召开的一次会议。在那次物理计算会议的首次聚会中，近50名物理学家和计算机科学家汇聚一堂，著名物理学家理查德·费曼分享了他对计算未来的激进愿景。

"他说计算机应该是量子的，因为世界本身就是量子的，"IBM研究员、那次著名聚会的参与者查尔斯·H·贝内特说道。这一观点的影响力远远超出了恩迪科特研究所的范围，而已经开始深入思考信息物理学的贝内特，将在费曼启发的这个领域中发挥核心作用。现在，他和长期合作伙伴、蒙特利尔大学教授吉尔·布拉萨德被授予2025年ACM图灵奖，这是计算领域的最高荣誉。

该奖项表彰了他们的开创性工作，这些工作帮助建立了量子信息科学领域，并为量子密码学、基于纠缠的协议和量子计算奠定了概念基础。然而，在贝内特看来，这项荣誉并不是真正关于他个人的成就或与布拉萨德的合作，而是强调了他近半个世纪以来所推进理念的重要性。

"这个奖项确立了研究信息处理物理学在理论和实践中的重要性，"他说。"计算、通信和信息存储是一个重要的科学领域，你应该为其自身价值和应用而理解它，其中大部分应用可能尚待发现。"

跨学科探索的起点

贝内特通往量子信息科学的道路并非始于计算，而是始于一个更基本的问题：计算与支配世界的物理定律之间是否存在联系？

作为学生时，他被不同领域边界的问题所吸引。"我想主修生物化学，但那不是本科专业，所以他们说学化学吧。"他对跨学科思维的偏好并未止步于此。作为本科生，他的兴趣转向了化学数学，然后是化学物理学。后来，作为研究生助教，他发现自己在帮助学生理解遗传密码的同时，也在学习图灵机。

"我觉得它们很相似，"他说，将图灵机与编辑和复制DNA的酶和蛋白质进行比较，"因为它们都在长磁带上移动并对其进行修改。"

到20世纪70年代初，在贝内特的第一个博士后职位期间，他开始认真思考计算作为一个物理过程——不仅受逻辑或数学支配，还受热力学和量子力学物理定律约束。随着时间的推移，这一探索方向将引导他提出一些突破性想法：信息不仅仅是一个抽象概念，它具有物理约束，这些约束可以转化为能力而不是障碍。

在与布拉萨德的合作中——他们在1979年波多黎各圣胡安会议期间在海中游泳时相遇——贝内特将帮助构建理解量子世界中信息的新框架。他们的工作展示了独特的量子现象——比如无法在不干扰的情况下复制未知量子状态——如何被用来传输和保护信息。

这一洞察将成为我们今天所称的量子密码学的基础。它还将影响后来关于纠缠和量子隐形传态的工作，揭示了曾经被视为哲学好奇的相关性如何成为量子传感和量子计算技术中的实用资源。

量子信息与经典信息有何不同？"量子信息是不同的，因为它无法被复制，"贝内特说。"它就像梦中的信息……一旦你开始试图告诉别人你的梦，你就开始忘记梦境，只记得你说过的话。所以梦的公开版本不同于原始梦境。公开版本可以被复制，但它不等同于梦境。"

IBM的研究环境

当贝内特在20世纪70年代初加入IBM时，公司提供了工业研究中罕见的东西：探索基础问题所需的时间和空间，即使这些问题没有明显的商业应用。

"IBM是进行这种研究的理想场所，因为你有人在研究计算和硬件的基础物理学，同一栋建筑里还有人专注于计算数学，"贝内特说。"我可以沿着走廊闲逛，与许多人讨论基础想法和当时几乎没有重叠的领域。"

这些对话在塑造贝内特的工作中发挥了关键作用，强化了他的感觉，即理解计算需要跨学科的洞察。随着时间的推移，IBM的开放和探索文化将帮助培养那些实际应用需要数十年才能实现的想法。

2016年，在贝内特和他的同行奠定量子信息科学基础很久之后，IBM将第一台量子计算机放到了云端——使任何有互联网连接的人都能访问那台5量子比特的设备。贝内特说，这一决定以及IBM量子计算机的持续可访问性在吸引更多人进入他帮助建立的领域方面发挥了宝贵作用。

"从教学角度来看——让人们思考量子力学，提高人们的量子直觉，认识到量子信息学与经典信息学有多么不同……在真实设备上操作会有所帮助，"他说。

对于相信功能日益强大的量子计算机的广泛可用性几乎不可避免的贝内特来说，这种教育作用至关重要。他认为量子信息科学不应该是专家的专属领域。相反，它应该成为每个人，甚至非专家，都能在基础层面推理的知识体系。他说，培养这种直觉有助于人们对信息和物理世界进行不同的思考，并为最终成为日常生活一部分的技术做好社会准备。

"我认为每个人都应该像理解相对论和黑洞一样理解量子信息，"他说。

奠定科学基础

当量子计算开始作为一个领域融合时，贝内特已经花了几十年时间思考信息作为物理存在——受约束限制，受热力学和量子力学支配，并由承载它的系统塑造。他追求的问题不是由技术必然性或单一灵感时刻驱动的，而是由对信息与自然关系的近乎终生的迷恋驱动的。

2025年ACM图灵奖认可了这些问题与更广泛科学共识的融合。在表彰贝内特和布拉萨德时，该奖项标志着量子信息科学作为一个重要学科的兴起——一个重新构建物理学和计算中长期存在难题，并为现在开始成形的技术奠定概念基础的学科。

对贝内特来说，这项荣誉不仅强调了已经建立的成就，还强调了已经理解的内容：信息本身是一种物理资源，探索其极限可以开辟全新的思考世界的方式。

Q&A

Q1：查尔斯·贝内特因什么贡献获得图灵奖？

A：查尔斯·贝内特因其在量子信息科学领域的开创性工作获得2025年ACM图灵奖。他与合作伙伴吉尔·布拉萨德一起建立了量子信息科学领域，为量子密码学、基于纠缠的协议和量子计算奠定了概念基础。他们的工作展示了如何利用独特的量子现象来传输和保护信息。

Q2：量子信息与经典信息有什么区别？

A：量子信息的最大特点是无法被复制。贝内特用梦境做比喻：就像梦中的信息一样，一旦你试图告诉别人你的梦，你就开始忘记原始梦境，只记得你说过的话。梦的公开版本可以被复制，但它不等同于原始梦境。这种不可复制性成为量子密码学的重要基础。

Q3：IBM在量子信息科学发展中发挥了什么作用？

A：IBM为贝内特的研究提供了理想环境，让他能够探索没有明显商业应用的基础问题。公司的开放文化让不同领域的研究人员能够交流合作。2016年，IBM将首台5量子比特量子计算机放到云端，让任何人都能访问，这在教育普及和吸引更多人进入量子信息科学领域方面发挥了重要作用。