Жиль Брассар

Жиль Брассар (фр. Gilles Brassard; род. 20 июля 1955, Монреаль, Канада) — канадский учёный в области теории вычислительных систем и криптографии, профессор Монреальского университета. Наиболее известен как один из пионеров квантовой криптографии и квантовой информатики. В 1984 году совместно с Чарльзом Беннетом разработал протокол квантового распределения ключей BB84, ставший первым и наиболее распространённым протоколом квантовой криптографии.

Биография

Жиль Брассар родился в Монреале, провинция Квебек, Канада. В 1977 году получил степень бакалавра наук в Монреальском университете. В 1979 году — степень магистра наук в Корнеллском университете (США). В 1979 году защитил докторскую диссертацию (PhD) по информатике в Корнеллском университете под руководством Джона Хопкрофта. С 1979 года работает на факультете информатики и операционных исследований Монреальского университета, где в 1988 году получил звание профессора.

В 1984 году на конференции IEEE по информатике (IEEE Computer Society Conference on Computer Communications) Брассар совместно с Чарльзом Беннетом из IBM представил протокол BB84. Эта работа заложила основы квантовой криптографии — области, использующей принципы квантовой механики для обеспечения безопасности передачи данных. В 1993 году совместно с Беннетом и другими учёными (Клод Крепо, Ричард Джозза, Ашер Перес, Уильям Вуттерс) Брассар опубликовал работу по квантовой телепортации, описав теоретическую схему передачи квантового состояния между двумя удалёнными точками.

В 2000-х годах Брассар занимался теорией квантовых вычислений, квантовой сложностью и квантовой криптографией. В 2010-х годах его исследования сосредоточились на квантовой информатике, включая квантовые алгоритмы и квантовые протоколы. В 2018 году совместно с Полом Симоном и другими учёными опубликовал работу по квантовой релятивистской криптографии, исследующей использование принципов теории относительности для усиления безопасности квантовых протоколов.

Научные достижения

Протокол BB84

Основная статья: BB84

Протокол BB84, разработанный в 1984 году, является первым и наиболее известным протоколом квантового распределения ключей (QKD). Он использует квантовые состояния фотонов для передачи секретного ключа между двумя сторонами (Алисой и Бобом). Безопасность протокола основана на принципе неопределённости Гейзенберга и теореме о запрете клонирования квантовых состояний. Любая попытка перехвата ключа третьей стороной (Евой) неизбежно вносит возмущения в квантовые состояния, что обнаруживается участниками. Протокол BB84 стал основой для многих коммерческих систем квантового распределения ключей.

Квантовая телепортация

В 1993 году Брассар и соавторы опубликовали статью «Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels» в журнале Physical Review Letters. В этой работе была теоретически описана схема квантовой телепортации — процесса, при котором квантовое состояние частицы передаётся на расстояние без физического перемещения самой частицы. Схема использует запутанные квантовые состояния (ЭПР-пары) и классический канал связи. Квантовая телепортация была экспериментально реализована в 1997 году группой Антона Цайлингера.

Квантовая релятивистская криптография

В 2010-х годах Брассар и его коллеги разработали протоколы квантовой релятивистской криптографии, которые используют принципы специальной теории относительности для усиления безопасности квантовых коммуникаций. В частности, был предложен протокол, основанный на временных ограничениях, накладываемых скоростью света, что позволяет предотвратить атаки с использованием квантовых запоминающих устройств.

Награды и признание

• 1992 — Премия Кристофера Смита (Christopher Smith Award) от Канадского общества информатики.
• 1995 — Член Королевского общества Канады (FRSC).
• 2006 — Премия Жана-Луи Ланже (Prix Jean-Louis Lange) от Французской академии наук.
• 2010 — Премия Гёделя (Gödel Prize) совместно с Чарльзом Беннетом за вклад в квантовую криптографию.
• 2013 — Премия Вольфа по физике (Wolf Prize in Physics) совместно с Чарльзом Беннетом и Дэвидом Дойчем «за пионерские работы в области квантовой информатики».
• 2018 — Премия Киото (Kyoto Prize) в области передовых технологий.
• 2021 — Премия Тьюринга (ACM Turing Award) совместно с Чарльзом Беннетом «за фундаментальный вклад в квантовую информатику и квантовую криптографию».

Публикации

Жиль Брассар является автором и соавтором более 200 научных статей и нескольких книг. Среди наиболее известных публикаций:

• Brassard, G., Bennett, C. H. (1984). «Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing». Proceedings of IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing, Bangalore, India, pp. 175–179.
• Bennett, C. H., Brassard, G., Crépeau, C., Jozsa, R., Peres, A., Wootters, W. K. (1993). «Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels». Physical Review Letters, 70(13), 1895–1899.
• Brassard, G. (1988). «Modern Cryptology: A Tutorial». Lecture Notes in Computer Science, Vol. 325. Springer-Verlag.
• Brassard, G., Høyer, P., Tapp, A. (1998). «Quantum cryptanalysis of hash functions and claw-free functions». ACM SIGACT News, 29(2), 14–19.

Влияние и наследие

Работы Жиля Брассара заложили основы квантовой криптографии, которая сегодня является одной из наиболее активно развивающихся областей квантовых технологий. Протокол BB84 лёг в основу коммерческих систем квантового распределения ключей, используемых для защиты телекоммуникационных сетей. Квантовая телепортация, теоретически описанная Брассаром и соавторами, стала ключевым элементом квантовых повторителей и квантовых сетей. В 2020-х годах системы квантового распределения ключей на основе протокола BB84 развёрнуты в ряде стран, включая Китай, Швейцарию, США и Россию. В России, в частности, в 2021 году была запущена первая в стране квантовая сеть на основе протокола BB84 между Москвой и Санкт-Петербургом.

Источники

• Bennett, C. H., Brassard, G. (1984). «Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing». Proceedings of IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing.
• Bennett, C. H., Brassard, G., Crépeau, C., Jozsa, R., Peres, A., Wootters, W. K. (1993). «Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels». Physical Review Letters.
• Brassard, G. (1988). «Modern Cryptology: A Tutorial». Lecture Notes in Computer Science.
• ACM Turing Award 2021 — Gilles Brassard and Charles H. Bennett.
• Wolf Prize in Physics 2013 — Gilles Brassard, Charles H. Bennett, David Deutsch.
• Kyoto Prize 2018 — Gilles Brassard.
• «Квантовая криптография: от BB84 до квантовых сетей». — Журнал «Квантовая информатика», 2020.