Джон Прескилл

Джон Прескилл (англ. John Preskill; род. 19 января 1953, Пасадина, Калифорния, США) — американский физик-теоретик, профессор Калифорнийского технологического института (Калтех). Известен работами в области квантовой теории поля, квантовой гравитации, теории струн и, в особенности, квантовой информации и квантовых вычислений. Является одним из пионеров в области квантовой теории информации и автором концепции «квантового превосходства» (quantum supremacy), а также создателем серии открытых задач «Прескилл-бет» (Preskill bets), стимулирующих развитие квантовых технологий.

Биография

Ранние годы и образование

Джон Прескилл родился в семье инженера. В 1971 году поступил в Принстонский университет, где в 1975 году получил степень бакалавра по физике. Затем продолжил обучение в Гарвардском университете, где в 1978 году защитил докторскую диссертацию (Ph.D.) под руководством Сидни Коулмана. Тема диссертации была связана с квантовой теорией поля и калибровочными теориями.

Научная карьера

После защиты докторской Прескилл работал в Гарварде (1978–1980) и в Институте теоретической физики имени Кавли в Санта-Барбаре (1980–1981). В 1981 году перешёл в Калифорнийский технологический институт, где в 1983 году стал профессором. С 1990 года — профессор физики имени Ричарда Фейнмана. В 2002 году основал и возглавил Институт квантовой информации и материи (IQIM) при Калтехе.

Научные достижения

Квантовая теория поля и гравитация

В 1980-х годах Прескилл внёс вклад в теорию квантовых струн и квантовую гравитацию. В 1986 году совместно с Гэри Хоровицем и Эндрю Строминджером предложил механизм разрешения информационного парадокса чёрных дыр, основанный на квантовой теории струн. Эта работа стала одной из ключевых в изучении природы информации в чёрных дырах.

Квантовая информация и вычисления

С 1990-х годов Прескилл переключился на квантовую информацию. В 1997 году он сформулировал концепцию «квантового превосходства» — гипотетического момента, когда квантовый компьютер сможет решить задачу, недоступную классическому компьютеру за разумное время. В 2012 году он ввёл термин «квантовое преимущество» (quantum advantage) для описания более практичных сценариев.

В 2004 году Прескилл предложил серию задач «Прескилл-бет» — открытых вопросов в области квантовых вычислений, за решение которых он назначал денежные призы. Наиболее известные из них:

• Проблема квантового превосходства (2012): доказать, что квантовый компьютер может выполнить задачу, недоступную классическому. Решена в 2019 году командой Google (процессор Sycamore).
• Проблема квантовой коррекции ошибок (2012): построить топологический квантовый код с высокой эффективностью. Частично решена в 2015 году.
• Проблема квантовой памяти (2015): создать квантовую память, способную хранить состояние более 10 секунд. Решена в 2020 году.

Квантовая коррекция ошибок

Прескилл внёс значительный вклад в теорию квантовой коррекции ошибок. В 1997 году он совместно с Дэвидом ДиВинченцо и Питером Шором разработал метод «квантового кода с исправлением ошибок», основанный на стабилизаторах. В 2001 году он предложил концепцию «квантового кода с порогом», позволяющую реализовать отказоустойчивые квантовые вычисления.

Педагогическая деятельность

Прескилл известен как автор популярного курса лекций по квантовой информации и квантовым вычислениям (Ph/CS 219a), который он читает в Калтехе с 1997 года. Лекции доступны в открытом доступе и широко используются в университетах мира. В 2018 году он опубликовал учебник «Квантовая информация и квантовые вычисления» (совместно с Джоном Уотроусом).

Признание и награды

• Член Национальной академии наук США (2004).
• Член Американской академии искусств и наук (2005).
• Премия по квантовой информации и квантовой теории (2012) от Международного центра теоретической физики имени Абдуса Салама.
• Медаль Дирака (2016) за вклад в квантовую теорию поля и квантовую информацию.
• Премия Вольфа по физике (2021) совместно с Дэвидом ДиВинченцо и Питером Шором за фундаментальные работы в области квантовых вычислений.

Критика и дискуссии

Прескилл неоднократно выступал с критикой чрезмерного оптимизма в отношении квантовых вычислений, предупреждая о сложностях практической реализации. В 2019 году он отметил, что демонстрация квантового превосходства Google (процессор Sycamore) является важным, но не окончательным шагом, и что для практического применения потребуются десятилетия. Его позиция часто цитируется в дискуссиях о реалистичных сроках развития квантовых технологий.

Интересные факты

• Прескилл — страстный поклонник научной фантастики. В 2017 году он опубликовал эссе «Квантовая фантастика: как физика вдохновляет научную фантастику», где обсуждает влияние квантовой механики на литературу.
• Он является одним из организаторов ежегодной конференции «Квантовая информация и гравитация» (QIG) в Калтехе.
• В 2020 году Прескилл запустил подкаст «Квантовые вычисления для всех» (Quantum Computing for Everyone), где в доступной форме объясняет основы квантовой информации.

Основные публикации

• Preskill, J. (1998). «Quantum Information and Quantum Computing». Lecture Notes for Ph/CS 219a.
• Preskill, J. (2001). «Fault-Tolerant Quantum Computation». Journal of Mathematical Physics, 42(1), 1–30.
• Preskill, J. (2012). «Quantum Computing and the Entanglement Frontier». Nature Physics, 8(3), 174–178.
• Preskill, J. (2018). «Quantum Computing in the NISQ Era and Beyond». Quantum, 2, 79.

Источники

• Биография Джона Прескилла на сайте Калифорнийского технологического института (Caltech, 2023).
• Интервью с Джоном Прескиллом в журнале «Quanta Magazine» (2020).
• «The Quantum Labyrinth: How Richard Feynman and John Preskill Revolutionized Computing» (Paul Halpern, 2017).
• Пресс-релиз о присуждении Премии Вольфа (2021).
• Лекции Ph/CS 219a (Caltech, 1997–2023).