Bennett, Charles (físico)

Charles Bennett ( ing.  Charles Henry Bennett ; 1943 [2] , Nueva York ) es un físico teórico estadounidense, científico informático, uno de los creadores de la teoría de la interacción cuántica de muchas partículas , BB84 , método de relación de aceptación de Bennett . Conocido por sus resultados seminales en la teoría de la información cuántica , la informática cuántica , incluida la criptografía cuántica . Miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (1997) [3] . Recipiente de los premios Harvey , Rank , Okawa y Shannon , así como del Premio Wolf en Física (2018). Premio a la mención de Thomson Reuters (2012).

Biografía

Los padres de Charles, Ann y Boyd Bennett, eran profesores de música [4] .

En 1960 se graduó de la escuela secundaria en Nueva York ( Croton-Harmon High School ) e ingresó en la Universidad de Brandeis en Waltham [2] , donde estudió química y en 1964 recibió una licenciatura en ciencias . En el mismo 1964, ingresó a la Universidad de Harvard y comenzó a realizar investigaciones en dinámica molecular bajo la guía de David Turnbull y Bernie Alder . En 1971 recibió su doctorado en simulación por computadora del movimiento molecular. Luego, Bennett continuó la investigación bajo la dirección de Enisur Rahman en el Laboratorio Nacional de Argonne y lo hizo durante otro año [4] .

En 1972, Charles Bennett se unió a IBM Research. Al mismo tiempo, otro físico, Rolf Landauer , trabajaba en IBM Research en tareas relacionadas con la informática teórica. Esto tuvo un efecto profundo en Bennett, el futuro fundador de la informática cuántica , y se formaron sus intereses relacionados con la física y la informática [4] .

En 1973, Charles Bennett publicó un artículo sobre la reversibilidad lógica de los cálculos [5] , en el que, basándose en el trabajo de Rolf Landauer, demostró que los cálculos se pueden realizar de forma reversible. Él, hasta cierto punto, previó la idea principal de las computadoras cuánticas: la reversibilidad de los cálculos [4] .

En 1982, Charles Bennett, apoyándose en la teoría de la información , propuso otra interpretación del Demonio de Maxwell , que muestra que una cantidad finita de memoria conducirá necesariamente a la destrucción de la información, que a su vez es un proceso termodinámicamente irreversible [6] . También propuso un algoritmo para calcular la diferencia entre las energías libres de dos sistemas, que se denominó método de la relación de aceptación de Bennett [7] .

De 1983 a 1985, Charles Bennett dio conferencias sobre criptografía y física computacional en la Universidad de Boston [4] .

Actividades

En 1984, Charles Bennett, junto con Gilles Brassard de la Universidad de Montreal , propusieron el primer protocolo de cifrado de información cuántica , BB84 , basado en el principio de incertidumbre de Heisenberg . Mientras que la mayoría de los métodos tradicionales se basan en la complejidad computacional de los algoritmos, como la factorización . Bennett propuso enviar un fotón polarizado aleatoriamente a cada uno de los interlocutores. Así es posible establecer una conexión segura entre interlocutores sin la información secreta inicial. Posteriormente, junto con John Smolin , creó el primer generador de claves cuánticas. Después de eso, comenzó el rápido desarrollo de la criptografía cuántica usando fibra óptica y en el espacio libre [2] [4] .

Paralelamente a su investigación sobre criptografía cuántica, Charles Bennett contribuyó al desarrollo de la teoría algorítmica de la información . Introdujo otra definición de la medida de la complejidad interna de un estado físico ( complejidad lógica ), diferente de la definición de la medida de complejidad según Kolmogorov [4] .

A principios de la década de 1990, Charles Bennett se interesó en las relaciones inusuales de los estados cuánticos , descubiertas en la década de 1930 por Einstein , Podolsky , Rosen y Schrödinger , llamadas entrelazamiento cuántico . En 1992, con Steven Weisner Bennett publicó un artículo que revolucionó la teoría de la comunicación. El artículo decía que con la ayuda de un bit cuántico (por ejemplo , un fotón con dos polarizaciones ), gracias a un par de partículas cuánticas "entrelazadas", es posible enviar dos bits de información. Esto elude el límite de Holevo , según el cual un bit cuántico solo puede transmitir un bit de información. El fenómeno se denomina codificación cuántica superdensa [4] .

En el mismo año, se llevó a cabo en Montreal un seminario de William Wutters . Discutió acaloradamente los problemas asociados con la transferencia óptima de un estado cuántico entre dos laboratorios ubicados lejos el uno del otro. Escher Perez , Richard Jose , Claude Crepier y Gilles Brassard participaron en el debate . Pérez mencionó que con motivo de su 50 cumpleaños, Bennett hizo la pregunta fundamental: "¿Qué sucede si le damos a cada laboratorio una de un par de partículas entrelazadas?" Esta idea fue la base para el descubrimiento del fenómeno de la teletransportación cuántica .

En 1993 publicaron un artículo en Physical Review Letters titulado "Teletransportación de un estado cuántico desconocido a través de canales duales clásicos y de Einstein-Podolsky-Rosen" [8] escrito por panelistas en Montreal. En el artículo, los científicos demostraron que, al tener un par de partículas entrelazadas en cada uno de los laboratorios, así como la capacidad de intercambiar dos bits de información, es posible transferir información cuántica de la primera partícula a la segunda, que se encuentra en un laboratorio remoto. La información cuántica se borra de la primera partícula y luego se restaura a la segunda debido a su enredo. Unos años más tarde, tanto la codificación cuántica ultradensa como la teletransportación cuántica se probaron experimentalmente. Los experimentos fueron realizados por el equipo de Anton Zeilinger [4] .

Trabajo adicional

En 1995-97, Charles Bennett y su equipo crearon la teoría cuántica del entrelazamiento y propusieron varias técnicas diferentes para la transmisión robusta de información clásica y cuántica a través de un canal ruidoso. Como resultado, junto con el descubrimiento de la teletransportación cuántica y la codificación cuántica superdensa, el científico hizo una gran contribución a la teoría de la comunicación cuántica y la computación cuántica. En particular, un protocolo basado en el fenómeno del entrelazamiento cuántico desarrollado por Bennett y sus colegas inspiró a un equipo de científicos de Gdansk . Es decir, en 1996, se descubrió en Gdansk el llamado límite de enredo. Esto generó interés entre otros científicos, lo que condujo, entre otras cosas, al descubrimiento del llamado efecto de bloqueo de información y también a la creación de la base para construir la teoría de la interacción cuántica de muchas partículas [4] .

Charles Bennett hizo una gran contribución a la teoría del canal cuántico . En particular, su artículo sobre la relación entre el ancho de banda de un canal cuántico debido al fenómeno de entrelazamiento y el teorema inverso de Shannon, que se ha convertido en el principal en esta área de la ciencia [4] [9] .

Los logros de Charles Bennett sentaron las bases de una nueva rama de la ciencia: la teoría cuántica de la información . Ayudaron al rápido desarrollo de técnicas experimentales para la transformación y control de sistemas cuánticos , es decir, tecnologías cuánticas , y también realizaron cambios revolucionarios en la base de la descripción cuántica de la naturaleza. IBM Fellow (1995) y Fellow de la American Physical Society . Charles Bennett es autor y coautor de artículos que han sido citados más de 28 300 veces hasta la fecha, incluidos 10 artículos que ya han sido citados más de 1000 veces. Su trabajo sobre la teletransportación cuántica ya ha sido citado más de 7000 veces [4] .

Casado, tres hijos adultos. Es aficionado a la fotografía y la música [4] .

Premios y distinciones

• Premio Internacional de Comunicación Cuántica (1996) [10]
• Premio de rango (2006) [11]
• Doctor Honorario de la Universidad de Gdansk (2006) [4]
• Premio Harvey (2008) [12]
• Premio Okawa (2010)
• Thomson Reuters Citation Laureate in Physics (2012) [13]
• Medalla Dirac (2017)
• Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento (2019)
• Premio Shannon (2020)
• Premio de Física Fundamental (2023)

Notas

1. ↑ https://researcher.watson.ibm.com/researcher/view.php?person=us-bennetc
2. ↑ 1 2 3 Charles H. Bennett. Miembro de Charles H. Bennett IBM  . Perfil de Charles H. Bennett . IBM (noviembre de 2011). Consultado el 9 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2016.
3. ↑ Charles H.  Bennett . Academia Nacional de Ciencias (1997). Consultado el 9 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 10 de octubre de 2016.
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Charles H. Bennett - Perfil  . Universidad de Gdansk (20 de abril de 2016). Consultado el 9 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 13 de octubre de 2016.
5. ↑ CH Bennett. Reversibilidad lógica de la  computación . - 1973. - vol. 17 , núm. 6 _ - Pág. 525-532 .
6. ↑ Charles H. Bennett. La termodinámica de la computación: una revisión  (inglés)  // International Journal of Theoretical Physics: revista. - 1981. - 1 de mayo ( vol. 21 , n. 12 ). - Pág. 905-940 .
7. ↑ Charles H. Bennett. Estimación eficiente de las diferencias de energía libre a partir de datos de Monte Carlo  (inglés)  // REVISTA DE FÍSICA COMPUTACIONAL: revista. - 1976. - 1 de mayo ( n. 22 ). - pág. 245-268 .
8. ↑ Bennett C., Bennett C. H. , Brassard G. , Crépeau C. , Jozsa R. , Peres A. , Wootters W. Teletransportación de un estado cuántico desconocido a través de canales duales clásicos y de Einstein-Podolsky-Rosen  // Phys . Rvdo. Letón. - [Woodbury, NY, etc.] : Sociedad Americana de Física , 1993. - Vol. 70, edición. 13.- Pág. 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. y Thapliyal Ashish V. Capacidad clásica asistida por entrelazamiento de canales cuánticos ruidosos   // Física . Rvdo. Lett.. - 1999. - 18 de agosto.
10. ↑ Quantum Communication Award  (inglés)  (enlace no disponible) . QCMC (1996). Consultado el 9 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 5 de marzo de 2016. ]
11. ↑ The Rank Prize Funds  (inglés)  (enlace inaccesible) (2016). Consultado el 17 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 18 de octubre de 2016.
12. ↑ Ganadores  de premios . Lista de ganadores del premio Harvey . Instituto de Tecnología de Israel. Consultado el 17 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 1 de junio de 2016.
13. ↑ Charles H. Bennett, Gilles Brassard, William K. Wootters. Teletransportación Cuántica  . Thomson Reuters (2012). Consultado el 9 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 9 de octubre de 2016.

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