圖靈獎授予量子密碼學先驅，他們奠定了「無法被竊聽」的通信基礎

編輯丨&

在傳統計算機科學中，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前提之上：攻擊者沒有足夠的計算能力。

但如果這個前提不再成立呢？

隨著量子計算的發展，這一基礎正在動搖。而就在這種背景下，2026年3月18日，國際計算機協會（ACM）宣布，將本年度的 A.M.圖靈獎授予兩位在量子信息科學領域做出奠基性貢獻的科學家：Charles H. Bennett與Gilles Brassard。

他們的貢獻并不是讓破解更難，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術會議上，年輕的蒙特利爾大學計算機科學家 Brassard 正在海邊游泳，一個陌生人游過來，毫無預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。

這個陌生人正是 Bennett，一位對物理學與計算交匯點充滿好奇的 IBM 研究員。他講述的想法，源于其朋友多年前一個未被發表的天才構想：利用量子測量的一個奇特性質——任何對未知量子態的測量都會不可避免地干擾它——來作為防偽盾牌。每個量子鈔票上都包含一系列處于不同量子態的粒子，偽造者無法在不干擾它們的情況下讀取其狀態。

盡管當時對物理學一無所知，但 Brassard 并未一笑了之。他在水中敏銳地指出了這個方案的漏洞：只有制造者才能驗證鈔票的真偽。但當他們游回岸邊，一個合作的種子已然種下。這次「10 分鐘」的討論，最終孕育出一個全新的科學領域。

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

圖示：Bennett 與 Brassard 等搭建的第一臺原型機。

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

• 測量會擾動量子態
• 未知量子態無法被完美復制（無克隆定理）

在這個方案中，通信雙方可以利用單光子的量子態來建立一個安全的密鑰。任何竊聽者想要截獲這些光子，都會因其測量行為而不可避免地改變光子的狀態，從而暴露自己，而合法通信者則能及時發現并丟棄被竊聽的密鑰。

這在理論上首次實現了基于物理定律，而非計算復雜度的安全性。

BB84 協議的核心突破在于，它的安全性不依賴于任何數學難題假設，而是植根于不可改變的物理定律。 這意味著，即便未來出現遠超想象的超級計算機，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 的量子密鑰分發論文。

https://arxiv.org/abs/2003.06557

從理論到現實的漫長三十年

盡管 BB84 在 1980 年代就已提出，但它長期停留在理論與實驗階段。真正的轉折發生在近十年。隨著光子技術、單光子探測器和量子網絡的發展，量子密鑰分發開始走出實驗室。

目前，這項技術已經實現：

• 數百公里級別的光纖傳輸
• 基于衛星的全球量子通信實驗
• 商用量子加密網絡的初步部署

例如，我國的「墨子號」量子科學實驗衛星已經實現了洲際量子密鑰分發，而歐洲和美國也在推進類似的量子通信基礎設施。這些進展標志著量子密碼學正在從「理論突破」轉向「工程系統」。

超越密碼之外的基石

Bennett 和 Brassard 的工作，影響遠不止通信安全。

他們實際上開啟了一個新的研究領域：量子信息科學（quantum information science），在這個框架中，信息被視為物理系統的一種屬性，計算與通信必須遵循量子力學規律。

這一思想直接推動了量子計算的發展、量子糾纏在通信中的應用、量子隱形傳態（quantum teleportation）等概念。1993 年，他們與另外四位合作者共同發表了一篇開創性論文，提出了量子隱形傳態方案。它展示了如何利用量子糾纏這一神奇現象，將一個粒子的未知量子態信息「傳輸」到另一個遠距離的粒子上。

圖示：有關量子「傳輸」的論文。

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

這并非科幻小說中的物質傳輸，而是信息層面的「瞬間移動」，它深刻揭示了糾纏作為一種信息資源的巨大潛力，并成為后來量子計算和量子網絡的關鍵構建模塊之一。

在隨后的幾十年里，他們的工作為整個量子信息科學——這門研究如何利用量子效應進行信息處理、傳輸和存儲的交叉學科——奠定了堅實的理論基礎。從量子計算到量子通信，從量子糾纏蒸餾到量子復雜度理論，都能看到他們思想的深遠影響。

從邊緣到主流

2026 年的圖靈獎，不僅是對兩位先驅者個人貢獻的遲來表彰，更是對整個量子信息科學領域的一次莊嚴加冕。在長達十幾年的時間里，他們的研究被認為是「怪異」和「邊緣」的。但他們始終是這一領域最堅定的倡導者和奠基人。

在計算機科學的發展史上，許多重要進展來自算法優化或算力提升。但 Bennett 與 Brassard 的貢獻屬于另一類：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思想，Bennett 與 Brassard 的故事，是人類好奇心驅動探索精神的完美注腳，也預示著一個由量子規則重塑信息時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/