计算机科学界的最高荣誉——图灵奖，首次将桂冠授予量子信息领域的开拓者。IBM物理学家查尔斯·贝内特（Charles Bennett）和蒙特利尔大学计算机科学家吉尔·布拉萨尔（Gilles Brassard）共同获得这一殊荣，并分享100万美元奖金。美国计算机协会（ACM）表彰他们"在奠定量子信息科学基础方面发挥的关键作用"。这一决定向世界宣告：利用量子力学奇特规则的系统，将深刻塑造计算机的未来。

（Charles Bennett 和 Gilles Brassard 图源：新浪）

量子革命的火种

图灵奖有时被称为"计算机界的诺贝尔奖"，这项拥有60年历史的奖项曾表彰了互联网、万维网等如今已普及的技术。然而，与这些成熟技术不同，功能齐全的量子计算机目前尚未问世。尽管如此，苏黎世联邦理工学院计算机科学家乌利·毛雷尔（Uli Maurer）指出，贝内特和布拉萨德的贡献在于奠定了理论基石："我们如何利用量子效应？这就是他们回答的核心问题。"

阿姆斯特丹大学量子计算研究者哈里·布尔曼（Harry Buhrman）评价道，两位获奖者"点燃了最初的火花，最终引燃了我们如今身处的量子革命之火。"

量子世界的独特规则

要理解两位科学家的贡献，需要先了解量子计算的基本原理。传统计算机通过翻转微型电子开关来表示0或1，这些开关被称为"比特"。而量子计算机操控的是"量子比特"——具有明确量子态的粒子，例如可以水平偏振、垂直偏振或同时处于两种偏振状态的光子。

量子比特的神奇之处在于"叠加态"：它可以同时表示0和1，直到被测量时才随机坍缩为确定的值。更奇特的是"量子纠缠"现象——两个纠缠的量子比特，即使相距遥远，其状态也会保持关联。例如，当测量其中一个粒子使其坍缩到1时，另一个粒子也必然同步坍缩到同样的状态。

贝内特和布拉萨德是最早探索如何利用这些量子现象来编码和传输信息的先驱。

传奇合作的开端

两人的合作始于1979年波多黎各圣胡安的一次计算机会议。当贝内特得知布拉萨德和他一样痴迷于量子力学与信息论的交叉领域时，便主动寻求私下交流的机会——他们最终在海滩上不期而遇。

"一个完全陌生的人游到我身边，告诉我他的朋友找到了一种方法，理论上可以利用量子力学制造无法伪造的钞票，"布拉萨德回忆这段往事时说。自那以后，两人合作发表了二十多篇论文。"把我们放在一个房间里，灵感就会迸发，"布拉萨德说，"这简直太神奇了。"

从量子密码到量子隐形传态

贝内特和布拉萨德发明了一种革命性协议，允许通信双方通过交换单个光子来建立加密密钥。该方案巧妙利用了量子力学原理：任何窃听者无法在不改变光子量子态的情况下进行测量，从而会暴露其窃听行为。这篇论文开启了量子密码学这一全新子领域，如今量子密钥分发系统已实现商业化应用。

贝内特、布拉萨德及其同事预测，量子纠缠可用于将一个量子粒子的未知状态"传送"到另一个远距离粒子。这一理论为科幻中的"瞬间传输"提供了物理基础，尽管传送的只是量子态信息，而非物质本身。

研究团队展示了如何利用多个不完全纠缠的粒子对来生成更少但纠缠更完全的粒子对。量子隐形传态和纠缠提纯技术，如今已成为功能齐全的量子计算机运行不可或缺的核心技术。

量子计算的群星闪耀

贝内特谦虚地表示，量子计算的发展离不开众多科学家的贡献。"我和吉尔一起获得了许多奖项，而且我们经常与彼得·肖尔（Peter Shor）和大卫·多伊奇（David Deutsch）一起获奖。"他提到的肖尔是麻省理工学院数学家，多伊奇是牛津大学物理学家，两人通常被视为量子计算机研发的先驱。业内专家预测，未来的图灵奖可能会授予他们。

潜力比成就更重要

田纳西大学诺克斯维尔分校的图灵奖得主、计算机科学家杰克·唐加拉（Jack Dongarra）指出，与往届奖项相比，今年的图灵奖更注重未来潜力而非既有技术成就。"他们传递了一个信息，"这位经典算法专家说道，"这个信息是：这是一个重要的领域，我们需要关注它，它将在未来产生深远影响。"

这一历史性的授奖决定，不仅是对两位科学家卓越贡献的认可，更是对量子信息科学光明前景的信心宣言。当功能完备的量子计算机最终问世时，人们将会记得，是贝内特和布拉萨德在几十年前的理论探索，为这场革命点燃了第一束光。（《自然》新闻 | 原作者：赵艾德里安）