Charles H. Bennett (Physiker)

Charles H. Bennett

Charles Henry Bennett (* 1943) ist ein US-amerikanischer Physiker und Informatiker. Er ist einer der Entdecker der Quantenteleportation.

Leben und Werk

Bennett war der Sohn zweier Musiklehrer. Er studierte an der Brandeis University mit einem Bachelor-Abschluss in Chemie 1964 und wurde 1970 an der Harvard University bei David Turnbull und Bernie Alder promoviert mit einer Arbeit über molekulare Dynamik. Als Post-Doktorand war er bei Aneesur Rahman am Argonne National Laboratory. Ab 1972 war er bei IBM in der Forschung. Bennett ist IBM Fellow und arbeitet im IBM Thomas J. Watson Research Center. 1983 bis 1985 war er Gastprofessor für Informatik an der Boston University.

Er forschte insbesondere über den Zusammenhang von Physik und Information und in jüngster Zeit vor allem auf dem Gebiet der Quanteninformationsverarbeitung (Quantenkryptografie).

1973 zeigte er aufbauend auf Arbeiten von Rolf Landauer (1961), dass ein universeller Computer möglich ist, der thermodynamisch reversibel arbeitet (und dazu auch logisch reversibel sein muss), das heißt keine (oder beliebig kleine) Entropie erzeugt. 1982 schlug er eine Uminterpretation des Maxwellschen Dämons vor, dessen prinzipielles Versagen, den Zweiten Hauptsatz zu brechen, nach Bennett nicht in den Kosten für die Erlangung von Information besteht, sondern in den Kosten für Vernichtung von Information.

Mit Gilles Brassard schlug er 1984 das nach den beiden benannte BB84-Protokoll zum Quantenschlüsselaustausch vor,[1] das erste solche Verfahren. Er demonstrierte die Praktikabilität 1989 mit John A. Smolin[2]

1993 entdeckte er mit William Wootters, Asher Peres, Gilles Brassard, Claude Crépeau und Richard Jozsa die Quanten-Teleportation.[3] Mit Smolin, Wootters, David DiVincenzo und anderen entwickelte er 1995 bis 1997 die Theorie der Quantenverschränkung (Entanglement) quantitativ und entwickelte Methoden der Informationsübertragung über klassische und quantenmechanische verrauschte Kanäle.

Er befasste sich auch mit algorithmischer Informationstheorie und definierte eine innere Komplexität (Logische Tiefe) physikalischer Zustände als die Zeit, die ein universeller Computer benötigt, aus einem zufälligen Anfangszustand den Zustand zu erzeugen.

Er ist Fellow der National Academy of Sciences und der American Physical Society. 2008 erhielt er den Harvey-Preis des Technion in Israel, 2017 die Dirac-Medaille (ICTP) und 2018 den Wolf-Preis für Physik. 2019 erhielt Bennett den BBVA Frontiers of Knowledge Award[4] und 2020 den Claude E. Shannon Award. 2022 wurde Bennet Auswärtiges Mitglied der Royal Society. Für 2023 wurde ihm der Breakthrough Prize in Fundamental Physics zugesprochen.

Er ist verheiratet und hat drei Kinder. Seine Hobbys sind Fotografie und Musik.

Schriften

  • 1973: Logical Reversibility of Computation. IBM J.Res. Dev., vol. 17. S. 525–532.
  • 1982: The Thermodynamics of Computation. Internat. Journal Theor. Phys. 21 pp. 905–940.
  • 1987: Demons, engines and the second law. Scientific American. 257. S. 108–116.

Siehe auch

  • Landauer-Prinzip

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Bennett, Brassard: Quantum Cryptography: Public key distribution and coin tossing. In: Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems, and Signal Processing. Bangalore, 1984, S. 175
  2. Charles H. Bennett, Francois Bessette, Gilles Brassard, Louis Salvail, John Smolin Experimental Quantum Cryptography, J. of Cryptology 5, 3-28 (1992)
  3. C. H. Bennett, Gilles Brassard, Claude Crepeau, Richard Jozsa, Asher Peres und W. K. Wootters: Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels. In: Physical Review Letters. Band 70, 1993, S. 1895
  4. The BBVA Foundation recognizes Charles H. Bennett, Gilles Brassard and Peter Shor for their fundamental role in the development of quantum computation and cryptography. fbbva.es, 3. März 2020, abgerufen am 3. März 2020 (englisch).

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Autor/Urheber: IBM Research, Lizenz: CC BY-SA 2.0
Since coming to IBM Research in 1972, Dr. Bennett has worked on various aspects of the relation between physics and information. In 1973, building on the work of IBM's Rolf Landauer, he showed that general-purpose computation can be performed by a logically and thermodynamically reversible apparatus, which can operate with arbitrarily little energy dissipation per step because it avoids throwing away information about past logical states. In 1982 he proposed a reinterpretation of Maxwell's demon, attributing its inability to break the second law to the thermodynamic cost of destroying, rather than acquiring, information. In collaboration with Gilles Brassard of the University of Montreal, he developed a practical system of quantum cryptography, allowing secure communication between parties who share no secret information initially, based on the uncertainty principle instead of usual computational assumptions such as the difficulty of factoring. In 1989 with the help of John Smolin, he built a working demonstration.

In 1993 Dr. Bennett and Dr. Brassard, in collaboration with Claude Crepeau, Richard Jozsa, Asher Peres, and William Wootters, discovered "quantum teleportation," an effect in which the complete information in an unknown quantum state is decomposed into purely classical information and purely non-classical Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) correlations, sent through two separate channels, and later reassembled in a new location to produce an exact replica of the original quantum state that was destroyed in the sending process. From 1995-1997, working with Smolin, Wootters, IBM's David DiVincenzo, and other collaborators, he helped found the quantitative theory of entanglement and introduced several techniques for faithful transmission of classical and quantum information through noisy channels, part of the larger and recently very active field of quantum information and computation theory. Recently he has worked on the capacities for quantum channels and interactions to simulate one another and the tradeoffs among communications resources.

Dr. Bennett majored in chemistry at Brandeis University and earned his Ph.D. from Harvard in 1970 for molecular dynamics studies. He is an IBM Fellow, a Fellow of the American Physical Society, and a member of the National Academy of Sciences. Dr. Bennett was recently awarded the 2018 Wolf Prize for Physics for the development of quantum cryptography and quantum teleportation. (Credit: IBM)