圖靈獎(jiǎng)授予量子密碼學(xué)先驅(qū)，他們奠定了「無法被竊聽」的通信基礎(chǔ)

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在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)科學(xué)中，安全往往意味著「足夠難破解」。但這不意味著「無法破解」。無論是 RSA 還是橢圓曲線加密，其安全性都建立在一個(gè)前提之上：攻擊者沒有足夠的計(jì)算能力。

但如果這個(gè)前提不再成立呢？

隨著量子計(jì)算的發(fā)展，這一基礎(chǔ)正在動(dòng)搖。而就在這種背景下，2026年3月18日，國(guó)際計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）宣布，將本年度的 A.M.圖靈獎(jiǎng)授予兩位在量子信息科學(xué)領(lǐng)域做出奠基性貢獻(xiàn)的科學(xué)家：Charles H. Bennett與Gilles Brassard。

他們的貢獻(xiàn)并不是讓破解更難，而是提出了一種完全不同的思路：讓竊聽在物理上變得不可能。

圖示：Charles H. Bennett 與 Gilles Brassard。

一場(chǎng)改變一切的游泳池邂逅

故事要從 1979 年說起。

1979 年，在波多黎各的一次學(xué)術(shù)會(huì)議上，年輕的蒙特利爾大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Brassard 正在海邊游泳，一個(gè)陌生人游過來，毫無預(yù)兆地開始向他描述一種利用量子物理原理制造「無法偽造的貨幣」的方案。

這個(gè)陌生人正是 Bennett，一位對(duì)物理學(xué)與計(jì)算交匯點(diǎn)充滿好奇的 IBM 研究員。他講述的想法，源于其朋友多年前一個(gè)未被發(fā)表的天才構(gòu)想：利用量子測(cè)量的一個(gè)奇特性質(zhì)——任何對(duì)未知量子態(tài)的測(cè)量都會(huì)不可避免地干擾它——來作為防偽盾牌。每個(gè)量子鈔票上都包含一系列處于不同量子態(tài)的粒子，偽造者無法在不干擾它們的情況下讀取其狀態(tài)。

盡管當(dāng)時(shí)對(duì)物理學(xué)一無所知，但 Brassard 并未一笑了之。他在水中敏銳地指出了這個(gè)方案的漏洞：只有制造者才能驗(yàn)證鈔票的真?zhèn)巍５?dāng)他們游回岸邊，一個(gè)合作的種子已然種下。這次「10 分鐘」的討論，最終孕育出一個(gè)全新的科學(xué)領(lǐng)域。

再后來，Bennett 與 Brassard 提出了一個(gè)后來被稱為BB84 協(xié)議的方案。這個(gè)協(xié)議的核心思想極其反直覺：信息不再只是「編碼在比特上」，而是編碼在量子態(tài)上。

圖示：Bennett 與 Brassard 等搭建的第一臺(tái)原型機(jī)。

在經(jīng)典世界中，你可以復(fù)制一份信息再偷偷查看。但在量子世界中，這件事做不到。原因在于兩個(gè)基本物理原則：

• 測(cè)量會(huì)擾動(dòng)量子態(tài)
• 未知量子態(tài)無法被完美復(fù)制（無克隆定理）

在這個(gè)方案中，通信雙方可以利用單光子的量子態(tài)來建立一個(gè)安全的密鑰。任何竊聽者想要截獲這些光子，都會(huì)因其測(cè)量行為而不可避免地改變光子的狀態(tài)，從而暴露自己，而合法通信者則能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并丟棄被竊聽的密鑰。

這在理論上首次實(shí)現(xiàn)了基于物理定律，而非計(jì)算復(fù)雜度的安全性。

BB84 協(xié)議的核心突破在于，它的安全性不依賴于任何數(shù)學(xué)難題假設(shè)，而是植根于不可改變的物理定律。 這意味著，即便未來出現(xiàn)遠(yuǎn)超想象的超級(jí)計(jì)算機(jī)，也無法破解由它加密的信息。這為無條件安全的通信指明了方向。

圖示：Bennett 和 Brassard 的量子密鑰分發(fā)論文。

https://arxiv.org/abs/2003.06557

從理論到現(xiàn)實(shí)的漫長(zhǎng)三十年

盡管 BB84 在 1980 年代就已提出，但它長(zhǎng)期停留在理論與實(shí)驗(yàn)階段。真正的轉(zhuǎn)折發(fā)生在近十年。隨著光子技術(shù)、單光子探測(cè)器和量子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，量子密鑰分發(fā)開始走出實(shí)驗(yàn)室。

目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)：

• 數(shù)百公里級(jí)別的光纖傳輸
• 基于衛(wèi)星的全球量子通信實(shí)驗(yàn)
• 商用量子加密網(wǎng)絡(luò)的初步部署

例如，我國(guó)的「墨子號(hào)」量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了洲際量子密鑰分發(fā)，而歐洲和美國(guó)也在推進(jìn)類似的量子通信基礎(chǔ)設(shè)施。這些進(jìn)展標(biāo)志著量子密碼學(xué)正在從「理論突破」轉(zhuǎn)向「工程系統(tǒng)」。

超越密碼之外的基石

Bennett 和 Brassard 的工作，影響遠(yuǎn)不止通信安全。

他們實(shí)際上開啟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域：量子信息科學(xué)（quantum information science），在這個(gè)框架中，信息被視為物理系統(tǒng)的一種屬性，計(jì)算與通信必須遵循量子力學(xué)規(guī)律。

這一思想直接推動(dòng)了量子計(jì)算的發(fā)展、量子糾纏在通信中的應(yīng)用、量子隱形傳態(tài)（quantum teleportation）等概念。1993 年，他們與另外四位合作者共同發(fā)表了一篇開創(chuàng)性論文，提出了量子隱形傳態(tài)方案。它展示了如何利用量子糾纏這一神奇現(xiàn)象，將一個(gè)粒子的未知量子態(tài)信息「?jìng)鬏敗沟搅硪粋€(gè)遠(yuǎn)距離的粒子上。

圖示：有關(guān)量子「?jìng)鬏敗沟恼撐摹?/p>

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.70.1895

這并非科幻小說中的物質(zhì)傳輸，而是信息層面的「瞬間移動(dòng)」，它深刻揭示了糾纏作為一種信息資源的巨大潛力，并成為后來量子計(jì)算和量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵構(gòu)建模塊之一。

在隨后的幾十年里，他們的工作為整個(gè)量子信息科學(xué)——這門研究如何利用量子效應(yīng)進(jìn)行信息處理、傳輸和存儲(chǔ)的交叉學(xué)科——奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。從量子計(jì)算到量子通信，從量子糾纏蒸餾到量子復(fù)雜度理論，都能看到他們思想的深遠(yuǎn)影響。

從邊緣到主流

2026 年的圖靈獎(jiǎng)，不僅是對(duì)兩位先驅(qū)者個(gè)人貢獻(xiàn)的遲來表彰，更是對(duì)整個(gè)量子信息科學(xué)領(lǐng)域的一次莊嚴(yán)加冕。在長(zhǎng)達(dá)十幾年的時(shí)間里，他們的研究被認(rèn)為是「怪異」和「邊緣」的。但他們始終是這一領(lǐng)域最堅(jiān)定的倡導(dǎo)者和奠基人。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展史上，許多重要進(jìn)展來自算法優(yōu)化或算力提升。但 Bennett 與 Brassard 的貢獻(xiàn)屬于另一類：他們改變了「安全」本身的定義。

從海灘上的一次奇遇到改變世界的科學(xué)思想，Bennett 與 Brassard 的故事，是人類好奇心驅(qū)動(dòng)探索精神的完美注腳，也預(yù)示著一個(gè)由量子規(guī)則重塑信息時(shí)代的未來正在加速到來。

https://www.science.org/content/article/computer-science-s-nobel-prize-goes-quantum

https://www.quantamagazine.org/quantum-cryptography-pioneers-win-turing-award-20260318/