Чарльз Беннетт (англ. Charles Henry Bennett) — американский физик-теоретик, информатик, один из создателей теории квантового многочастичного взаимодействия, BB84, Bennett acceptance ratio метода. Известен своими основополагающими результатами в квантовой теории информации, квантовой информатике, в том числе по квантовой криптографии. Лауреат Премии Харви, Премии Ранка, член Национальной академии наук США.
Биография
Чарльз Беннетт родился в 1943 году в Нью-Йорке. Его родители — Энн и Бойд Беннетты были учителями музыки. В 1960 году окончил школу в Нью-Йорке (Кротон-Хармонская Высшая Школа) и поступил в Брандейский университет в Уолтеме. Там он в течение 4 лет обучался химии и в 1964 получил степень бакалавра наук в области химии. После этого, в 1964 году Беннетт поступил в Гарвардский университет и начал заниматься исследованиями по молекулярной динамике под руководством Дэвида Тернбулла и Берни Олдера. В 1971 он получил степень доктора наук за компьютерную симуляцию молекулярного движения. Затем Беннетт продолжил исследования уже под руководством Энисура Рахмана в Аргоннской национальной лаборатории и занимался ими ещё год.
Начало карьеры
В 1972 Чарльз Беннетт пришёл в IBM Research. В это же самое время другой физик — Рольф Ландауэр занимался в IBM Research задачами связанными с теоретической информатикой. Это оказало глубокое влияние на Беннетта, будущего основоположника квантовой информатики, и сформировались его интересы связанные с физикой и информатикой.
В 1973 Чарльз Беннетт опубликовал статью о логической обратимости вычислений, в которой, опираясь на работы Рольфа Ландауэра, показал что вычисления могут производиться обратимым путём. Он, в какой-то мере, предугадал главную идею квантовых компьютеров — обратимость вычислений.
В 1982 Чарльз Беннетт, опираясь на теорию информации, предложил ещё одну интерпретацию Демона Максвелла, которая показывает, что конечный объём памяти обязательно приведёт к уничтожению информации, что в свою очередь является термодинамически необратимым процессом. Он также предложил алгоритм вычисления разности свободных энергий двух систем, который получил название Bennett acceptance ratio метод.
С 1983 по 1985 Чарльз Беннетт читал лекции по криптографии и вычислительной физике в Бостонском университете.
Квантовая криптография
В 1984 Чарльз Беннетт, совместно с Жилем Брассаром из Монреальского университета, предложил первый квантовый протокол шифрования информации BB84, основанный на принципе неопределённости Гейзенберга. В то время как большинство традиционных методов основаны на вычислительной сложности алгоритмов, например, факторизация. Беннетт предложил отправить по одному, случайно поляризованному, фотону каждому из собеседников. Таким образом можно установить защищённое соединение между собеседниками без начальной секретной информации. Впоследствии, вместе с Джоном Смолином, создал первый квантовый генератор ключей. После этого началось бурное развитие квантовой криптографии с использованием оптоволокна и в свободном пространстве.
Алгоритмическая теория информации
Параллельно с исследованиями по квантовой криптографии Чарльз Беннетт внёс вклад в развитие алгоритмической теории информации. Он ввёл другое определение меры внутренней сложности физического состояния (логическая сложность), отличное от определения меры сложности по Колмогорову.
Квантовое сверхплотное кодирование
В начале 1990-х Чарльз Беннетт заинтересовался необычными взаимосвязями квантовых состояний, открытыми в 1930-х годах Эйнштейном, Подольским, Розеном и Шрёдингером, которые называются квантовой запутанностью. В 1992, совместно с Стивеном Вайзнером, Беннетт опубликовал статью, которая произвела революционные изменения в теории коммуникации. В статье говорилось о том, что с помощью одного квантового бита (например фотона с двумя поляризациями) благодаря паре «запутанных» квантовых частиц становится возможным отправить два бита информации. Это позволяет обойти границу Холево, согласно которой один квантовый бит может передать только один бит информации. Явление получило название квантового сверхплотного кодирования.
