Peter Shor erhält 2022-2023 Killian Award | MIT-Nachrichten

Der renommierte Mathematiker und Quantencomputing-Pionier Peter W. Shor PhD ’85 wurde zum Empfänger des James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award 2022-2023 des MIT ernannt, der höchsten Auszeichnung, die die Fakultät des Instituts in jedem akademischen Jahr einem ihrer Mitglieder verleihen kann.

Die Killian Award-Zitation würdigt Shor, den Morss-Professor für Angewandte Mathematik, „wegweisende Beiträge geleistet zu haben, die die Grundlagen des Quantencomputings für immer geprägt haben. Tatsächlich existiert Quantencomputing heute in der Praxis wegen Peter Shor.“

„Darüber hinaus“, fährt das Zitat fort, „zeigt die Arbeit von Professor Shor, dass Quantencomputer das Potenzial haben, neue Wege des menschlichen Denkens und Strebens zu eröffnen.“ Die Auszeichnung wurde auf der heutigen Fakultätsversammlung bekannt gegeben.

„Peter Shors Arbeit zum Quantencomputing hat nicht nur gezeigt, dass Quantencomputer, wie sie sich Richard Feynman vorgestellt hat, Probleme effizient lösen können, die klassische Computer nicht konnten, sondern auch, dass der gesamte fehlerkorrigierende Codeansatz von Claude Shannon im klassischen Fall ein Quantenanalog hatte “, sagt Michel Goemans, RSA-Professor und Leiter der MIT-Abteilung für Mathematik. „Peters Vision und sein technisches Können haben das Feld wirklich verändert.“

Shor ist am besten dafür bekannt, den gleichnamigen Shor-Algorithmus abgeleitet zu haben, eine bahnbrechende Arbeit, die bewies, dass ein System von Quantenbits oder „Qubits“ theoretisch einige Probleme exponentiell schneller lösen könnte als die leistungsstärksten, bitbasierten klassischen Computer.

Der Algorithmus nutzt eine grundlegende Eigenschaft der Quantenmechanik, die als „Superposition“ bekannt ist und es einem einzelnen Teilchen ermöglicht, zwei oder mehr Zustände gleichzeitig einzunehmen. Erst wenn das Teilchen beobachtet wird, pendelt es sich in einen einzigen Zustand ein. Shor bewies, dass solche Teilchen zu einem Quantencomputer zusammengesetzt werden können, wobei jedes Qubit in der Lage ist, während der Überlagerung bestimmte Effekte zu zeigen, um einige Probleme viel schneller zu lösen als der schnellste Supercomputer.

Insbesondere zeigte Shor, dass ein solches Quantensystem die Primfaktorzerlegung extrem großer Zahlen durchführen kann – ein Problem, das von hochmodernen Computern als unlösbar angesehen wurde. Die Härte der Primfaktorzerlegung ist die typische Annahme, die modernen Sicherheitssystemen zugrunde liegt. Shors Algorithmus stellte diese Annahme auf den Kopf und bewies, dass solche Kryptosysteme theoretisch geknackt werden könnten, sobald ein ausreichend großes System von Quantenbits aufgebaut werden könnte.

Shor leitete seinen Algorithmus 1994 ab, zu einer Zeit, als Quantencomputing weitgehend als Gedankenexperiment galt. Viele glaubten, die Realisierung eines praktischen Quantencomputers sei nicht realistisch: Rauschen in der Umgebung würde die empfindlichen Überlagerungszustände eines Quantensystems durcheinander bringen und zahlreiche Fehler bei Berechnungen verursachen. Während Fehler in einem klassischen Computer durch die Messung einzelner Bits identifiziert und behoben werden können, würde die Messung eines Qubits in einem Quantencomputer seinen Quantenzustand und seine Berechnung effektiv auflösen. Wissenschaftler glaubten daher, dass praktisches Quantencomputing nahezu unmöglich sei.

Aber 1995 konterte Shor diese Annahme mit einem anderen Algorithmus zur Quantenfehlerkorrektur und führte die Idee ein, dass Quantenfehler isoliert und behoben werden könnten, ohne das Qubit selbst zu messen, wodurch die Quantenberechnung intakt bleibt. Shors Lösung hat zusammen mit der Arbeit anderer den Beginn des Gebiets der Quantenfehlerkorrektur ausgelöst und bleibt ein zentraler Bestandteil, um immer komplexere Quantenberechnungen zu ermöglichen.

Im Laufe seiner Karriere hat Shor wichtige Beiträge in der theoretischen Informatik geleistet, die das Gebiet der Quantencomputer, der Quanteninformationswissenschaft (der Untersuchung, wie Informationen verarbeitet und in Bezug auf die Prinzipien der Quantenmechanik weitergeleitet werden) und der Quantenkryptographie (u Verschlüsselungsverfahren, das Eigenschaften der Quantenmechanik nutzt, um Informationen zu sichern und zu übertragen).

In Anerkennung seiner Leistungen hat Shor zahlreiche Auszeichnungen erhalten, darunter das MacArthur Fellowship, den Nevanlinna Prize (jetzt IMU Abacus Medal), die Dirac Medal, den King Faisal International Prize in Science und den BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award. Er ist Mitglied der National Academy of Sciences und der National Academy of Engineering sowie Fellow der American Academy of Arts and Sciences. Er ist außerdem Fellow der American Mathematical Society und der Association for Computing Machinery.

Shor erhielt seinen BS in Mathematik 1981 vom Caltech. Er promovierte 1985 in angewandter Mathematik am MIT, wo er von Tom Leighton, Professor für angewandte Mathematik am MIT, beraten wurde. Anschließend verbrachte er ein Jahr als Postdoc am Mathematical Sciences Research Institute, bevor er eine Stelle bei AT&T Bell Labs annahm, wo er Shors Algorithmus entwickelte. 2003 kehrte er ans MIT zurück.

„Wir freuen uns sehr über diese Gelegenheit, Professor Peter Shor für seine außergewöhnlichen Beiträge zur Wissenschaft als bahnbrechenden Begründer der Disziplinen Quantencomputing und Quanteninformationswissenschaft zu ehren“, schließt die Zitierung. „Er ist ein Beispiel für die Besten des MIT.“

Der Killian Award wurde 1971 ins Leben gerufen, um den ehemaligen MIT-Präsidenten James R. Killian, Jr. zu ehren. Der Preis würdigt die außerordentlichen beruflichen Leistungen von MIT-Fakultätsmitgliedern. Der Preisträger trägt für das folgende akademische Jahr den Titel Killian Award Lecturer und hält in diesem Zeitraum einen oder mehrere Vorträge im Zusammenhang mit seiner beruflichen Tätigkeit.

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