三十年理论终成现实：图灵奖授予量子密码学先驱，他们奠定了「无法被窃听」的通信基础

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在传统计算机科学中，安全往往意味着「足够难破解」。但这不意味着「无法破解」。无论是 RSA 还是椭圆曲线加密，其安全性都建立在一个前提之上：攻击者没有足够的计算能力。

但如果这个前提不再成立呢？

随着量子计算的发展，这一基础正在动摇。而就在这种背景下，2026年3月18日，国际计算机协会（ACM）宣布，将本年度的 A.M.图灵奖授予两位在量子信息科学领域做出奠基性贡献的科学家：Charles H. Bennett 与 Gilles Brassard。

他们的贡献并不是让破解更难，而是提出了一种完全不同的思路：让窃听在物理上变得不可能。

图示：Charles H. Bennett 与 Gilles Brassard。

一场改变一切的游泳池邂逅

故事要从 1979 年说起。

1979 年，在波多黎各的一次学术会议上，年轻的蒙特利尔大学计算机科学家 Brassard 正在海边游泳，一个陌生人游过来，毫无预兆地开始向他描述一种利用量子物理原理制造「无法伪造的货币」的方案。

这个陌生人正是 Bennett，一位对物理学与计算交汇点充满好奇的 IBM 研究员。他讲述的想法，源于其朋友多年前一个未被发表的天才构想：利用量子测量的一个奇特性质——任何对未知量子态的测量都会不可避免地干扰它——来作为防伪盾牌。每个量子钞票上都包含一系列处于不同量子态的粒子，伪造者无法在不干扰它们的情况下读取其状态。

尽管当时对物理学一无所知，但 Brassard 并未一笑了之。他在水中敏锐地指出了这个方案的漏洞：只有制造者才能验证钞票的真伪。但当他们游回岸边，一个合作的种子已然种下。这次「10 分钟」的讨论，最终孕育出一个全新的科学领域。

再后来，Bennett 与 Brassard 提出了一个后来被称为 BB84 协议的方案。这个协议的核心思想极其反直觉：信息不再只是「编码在比特上」，而是编码在量子态上。

图示：Bennett 与 Brassard 等搭建的第一台原型机。

在经典世界中，你可以复制一份信息再偷偷查看。但在量子世界中，这件事做不到。原因在于两个基本物理原则：

• 测量会扰动量子态

• 未知量子态无法被完美复制（无克隆定理）

在这个方案中，通信双方可以利用单光子的量子态来建立一个安全的密钥。任何窃听者想要截获这些光子，都会因其测量行为而不可避免地改变光子的状态，从而暴露自己，而合法通信者则能及时发现并丢弃被窃听的密钥。

这在理论上首次实现了基于物理定律，而非计算复杂度的安全性。

BB84 协议的核心突破在于，它的安全性不依赖于任何数学难题假设，而是植根于不可改变的物理定律。 这意味着，即便未来出现远超想象的超级计算机，也无法破解由它加密的信息。这为无条件安全的通信指明了方向。

图示：Bennett 和 Brassard 的量子密钥分发论文。

相关链接：https://arxiv.org/abs/2003.06557

从理论到现实的漫长三十年

尽管 BB84 在 1980 年代就已提出，但它长期停留在理论与实验阶段。真正的转折发生在近十年。随着光子技术、单光子探测器和量子网络的发展，量子密钥分发开始走出实验室。

目前，这项技术已经实现：

• 数百公里级别的光纤传输

• 基于卫星的全球量子通信实验

• 商用量子加密网络的初步部署

例如，我国的「墨子号」量子科学实验卫星已经实现了洲际量子密钥分发，而欧洲和美国也在推进类似的量子通信基础设施。这些进展标志着量子密码学正在从「理论突破」转向「工程系统」。

超越密码之外的基石

Bennett 和 Brassard 的工作，影响远不止通信安全。

他们实际上开启了一个新的研究领域：量子信息科学（quantum information science），在这个框架中，信息被视为物理系统的一种属性，计算与通信必须遵循量子力学规律。

这一思想直接推动了量子计算的发展、量子纠缠在通信中的应用、量子隐形传态（quantum teleportation）等概念。1993 年，他们与另外四位合作者共同发表了一篇开创性论文，提出了量子隐形传态方案。它展示了如何利用量子纠缠这一神奇现象，将一个粒子的未知量子态信息「传输」到另一个远距离的粒子上。

图示：有关量子「传输」的论文。

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

这并非科幻小说中的物质传输，而是信息层面的「瞬间移动」，它深刻揭示了纠缠作为一种信息资源的巨大潜力，并成为后来量子计算和量子网络的关键构建模块之一。

在随后的几十年里，他们的工作为整个量子信息科学——这门研究如何利用量子效应进行信息处理、传输和存储的交叉学科——奠定了坚实的理论基础。从量子计算到量子通信，从量子纠缠蒸馏到量子复杂度理论，都能看到他们思想的深远影响。

从边缘到主流

2026 年的图灵奖，不仅是对两位先驱者个人贡献的迟来表彰，更是对整个量子信息科学领域的一次庄严加冕。在长达十几年的时间里，他们的研究被认为是「怪异」和「边缘」的。但他们始终是这一领域最坚定的倡导者和奠基人。

在计算机科学的发展史上，许多重要进展来自算法优化或算力提升。但 Bennett 与 Brassard 的贡献属于另一类：他们改变了「安全」本身的定义。

从海滩上的一次奇遇到改变世界的科学思想，Bennett 与 Brassard 的故事，是人类好奇心驱动探索精神的完美注脚，也预示着一个由量子规则重塑信息时代的未来正在加速到来。

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

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