（圖片來(lái)源：麻省理工）

近日，著名數(shù)學(xué)家和量子計(jì)算先驅(qū)Peter Shor（彼得·肖爾）博士被授予麻省理工學(xué)院2022-2023年James R. Killian Jr. 教師成就獎(jiǎng)（簡(jiǎn)稱Killian獎(jiǎng)）。

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Killian獎(jiǎng)在頒獎(jiǎng)詞寫道：“彼得·肖爾作為量子計(jì)算基礎(chǔ)做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。今天，因?yàn)楸说谩ば枺孔佑?jì)算成為現(xiàn)實(shí)。肖爾教授的工作表明，量子計(jì)算機(jī)有潛力為人類的思想和勞動(dòng)開辟新途徑。”?

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Killian獎(jiǎng)成立于1971 年，為紀(jì)念麻省理工學(xué)院前校長(zhǎng)James R. Killian Jr而設(shè)。該獎(jiǎng)項(xiàng)旨在表彰麻省理工教職員工在各自專業(yè)領(lǐng)域取得的非凡成就，是麻省理工授予其員工的最高榮譽(yù)。

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RSA教授兼麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)系主任Michel Goemans講道：“彼得·肖爾在量子計(jì)算方面的工作不僅證明了查理·費(fèi)曼設(shè)想的量子計(jì)算機(jī)可以有效地解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問題，還證明了克勞德·香農(nóng)提出的在經(jīng)典系統(tǒng)體系中的糾錯(cuò)碼方法可以進(jìn)行量子模擬。肖爾利用自身的超高遠(yuǎn)見和精湛的技術(shù)深刻改變了這一領(lǐng)域。”

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眾所周知，肖爾最出名的是推算出著名的Shor算法。這是一項(xiàng)開創(chuàng)性的工作，它在理論上證明了“量子系統(tǒng)/量子比特”比強(qiáng)大的經(jīng)典計(jì)算機(jī)更勝一籌，可以以指數(shù)級(jí)的速度更快地解決一些問題。

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Shor算法利用了量子力學(xué)的“疊加性”。肖爾證明了可以基于某些量子特性組裝成一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，并且每個(gè)量子比特在疊加時(shí)能夠表現(xiàn)出特定的效果，從而比最快的超級(jí)經(jīng)典計(jì)算機(jī)還要快地解決一些問題。

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具體來(lái)說(shuō)，Shor算法證明了該量子系統(tǒng)可以對(duì)極大數(shù)進(jìn)行質(zhì)數(shù)分解。質(zhì)數(shù)分解被公認(rèn)為即使是最先進(jìn)的經(jīng)典計(jì)算機(jī)也無(wú)法解決的問題，同時(shí)在現(xiàn)代安全系統(tǒng)中，質(zhì)數(shù)分解的破解難度在于還在以假設(shè)為典型的基礎(chǔ)步驟。Shor算法則顛覆了這一假設(shè)，它宣稱一旦可以建立足夠大的量子比特系統(tǒng)，理論上將可以破解現(xiàn)代密碼系統(tǒng)。

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在1994年肖爾推導(dǎo)出該算法時(shí)，量子計(jì)算在很大程度上被視為一種思想實(shí)驗(yàn)。在當(dāng)時(shí)，大多數(shù)人乃至很多科學(xué)家都認(rèn)為，落地一臺(tái)實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)并不現(xiàn)實(shí)：環(huán)境中的噪聲會(huì)干擾量子系統(tǒng)的疊加態(tài)，這會(huì)導(dǎo)致計(jì)算中出現(xiàn)大量錯(cuò)誤。并且，在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中尚可采用測(cè)量單個(gè)比特的方法來(lái)識(shí)別和修復(fù)錯(cuò)誤，但在量子計(jì)算機(jī)中，測(cè)量量子比特則會(huì)消除其量子態(tài)及信息存儲(chǔ)計(jì)算。

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1995年，肖爾用另一種關(guān)于量子糾錯(cuò)的算法快速且有力地反駁了這一假設(shè)，并提出了一種新想法：無(wú)需測(cè)量量子比特就可以隔離和修復(fù)量子錯(cuò)誤，從而使量子計(jì)算保持完整性。自此，肖爾的糾錯(cuò)方案以及其他人的工作徹底拉開了研究量子糾錯(cuò)領(lǐng)域的序幕，并且這些成果直到現(xiàn)在仍然是實(shí)現(xiàn)越來(lái)越復(fù)雜的量子計(jì)算的核心要素。

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在其整個(gè)職業(yè)生涯中，肖爾在理論計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域作出重大貢獻(xiàn)，推動(dòng)了量子計(jì)算、量子信息科學(xué)（關(guān)于如何根據(jù)量子力學(xué)原理處理和中繼信息的研究）和量子密碼學(xué)（開創(chuàng)使用量子力學(xué)特性來(lái)保護(hù)和傳輸信息的加密方法）等領(lǐng)域的發(fā)展。

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如今，肖爾身披眾多榮譽(yù)，包括麥克阿瑟獎(jiǎng)、Nevanlinna獎(jiǎng)（現(xiàn)為 IMU算盤獎(jiǎng)?wù)拢?、Dirac Medal獎(jiǎng)、費(fèi)薩爾國(guó)王國(guó)際科學(xué)獎(jiǎng)和 BBVA基金會(huì)前沿知識(shí)獎(jiǎng)。同時(shí)，肖爾是美國(guó)國(guó)家科學(xué)院和美國(guó)工程院院士，美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院院士，以及美國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)和計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)會(huì)員。

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肖爾于1981年從加州理工學(xué)院獲得數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位，1985年從麻省理工學(xué)院獲得應(yīng)用數(shù)學(xué)博士學(xué)位，并在麻省理工學(xué)院應(yīng)用數(shù)學(xué)教授湯姆·萊頓（Tom Leighton）的指導(dǎo)下獲得了博士學(xué)位。隨后，肖爾在數(shù)學(xué)科學(xué)研究所完成了一年的博士后工作，然后加入貝爾實(shí)驗(yàn)室，并在貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出Shor算法。2003年，肖爾回到麻省理工學(xué)院開展科研和教學(xué)工作。

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頒獎(jiǎng)詞在最后總結(jié)道：“我們很高興能夠有機(jī)會(huì)向彼得·肖爾教授致敬。肖爾教授是量子計(jì)算和量子信息科學(xué)學(xué)科的開創(chuàng)者，對(duì)科學(xué)做出了非凡貢獻(xiàn)，他是麻省理工學(xué)院的最佳代表。”

原文鏈接：

https://news.mit.edu/2022/peter-shor-receives-2022-2023-killian-award-0511

文：Jennifer Chu編譯：李每編輯：慕一
注：本文編譯自“MIT”，不代表量子前哨觀點(diǎn)。