趙嫺 | 特約編輯 (臺灣大學化學系碩士生)
2025 年,被譽為「電腦界諾貝爾獎」的 圖靈獎(ACM A.M. Turing Award),頒發給兩位量子資訊科學的先驅者—IBM 的 Charles H. Bennett 與蒙特婁大學的 Gilles Brassard,以表彰他們對量子密碼學與量子資訊理論的重大貢獻。
Charles H. Bennett(左,IBM 研究員)與 Gilles Brassard(右,蒙特婁大學教授)榮獲 2025 年 A.M. 圖靈獎。
圖片來源:
Bennett, Charles H. — IBM Research, via Wikimedia Commons
Brassard, Gilles — Photo by Lëa-Kim Châteauneuf, via Wikimedia Commons
在現代資訊社會中,多數加密技術(例如 RSA)利用「計算上極難解決的數學問題」來保障資訊安全。然而,隨著量子電腦的快速發展,這些原本難以破解的問題,未來可能在極短時間內被解開,對現有加密系統造成重大威脅。
Bennett 與 Brassard 所提出的量子密碼學,則提供了一條截然不同的道路,不再依賴計算難度,而是直接利用量子力學的基本原理來確保安全性。
在量子世界中,觀測會改變系統狀態,原本處於疊加態的粒子,在被測量時會「塌縮」為某一確定狀態。因此,若有第三方(Eve)試圖竊聽通訊雙方(Alice 與 Bob)傳輸的量子金鑰,必然會對量子態造成干擾,並留下可被偵測的痕跡。換言之,利用量子力學的原理,可以使得任何竊聽行為都無法隱匿,讓通訊安全可以從物理原理上得到保障。
這一切的起點,可以追溯到 1960 年代一個當時看似天馬行空的想法。Bennett 的好友 Stephen Wiesner 提出「不可偽造的量子鈔票」概念,雖然當時未受到學界重視,但 Bennett 察覺到其中的深遠意義,並在 1970 年的筆記中首次寫下「量子資訊理論」(Quantum Information Theory)的概念。
1984 年,Bennett 與 Brassard 正式發表著名的 BB84 協議,開創了量子密鑰分配(Quantum Key Distribution, QKD)的理論基礎。他們甚至在 IBM 的辦公室中,利用鏡子、偏振片與膠帶,打造出世界上第一套量子加密實驗裝置,為這個新領域奠定了實驗基礎。
如今,這項誕生於 40 年前的研究,已逐漸成為未來網路安全的重要基石。隨著 IBM 宣布預計於 2029 年推出首台大規模容錯量子電腦,量子運算時代正逐步逼近。而 Bennett 等人的貢獻,使人類在這場技術變革來臨之前,已提前握有守護資訊安全的關鍵工具。