Andrew Chi-Chih Yao × Gilles Brassard: Zwei Turing-Preisträger blicken zurück auf die magischen Momente der Quanten

Am 18. Juli führten Andrew Chi-Chih Yao, Preisträger des Turing-Preises 2000 und Akademiemitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, und Professor Gilles Brassard, Preisträger des Turing-Preises 2025, einen gemeinsamen Dialog auf dem Forum zum Thema „Intelligente Wissenschaft der physischen Welt“ im Rahmen der Weltkonferenz für Künstliche Intelligenz 2026 (WAIC 2026).

Andrew Chi-Chih Yao und Brassard begannen ihre Gespräche mit ihren jeweiligen „magischen Momenten“ in der Quantenphysik und erörterten eingehend, wie die Quantenmechanik der künstlichen Intelligenz neue Berechnungsparadigmen und theoretische Tiefe verleihen kann.

Dies ist nach dem Dialog zwischen Andrew Chi-Chih Yao und Geoffrey Hinton im vergangenen Jahr das zweite Jahr in Folge, in dem auf der WAIC-Bühne ein Gipfeldialog mit einem Turing-Preisträger stattfindet.

In den letzten Jahren hat Andrew Chi-Chih Yao die zukunftsweisende Entwicklung der Quanten-KI kontinuierlich vorangetrieben und betont: „Obwohl sich die Quanten-KI noch in einem Anfangsstadium befindet, ist sie wissenschaftlich reichhaltig und eine Richtung, die es wert ist, vorangetrieben zu werden.“

Dies steht im Einklang mit dem Forschungsbereich, in dem Brassard seit langem tätig ist. 1984 schlugen Brassard und Charles Bennett die Methode der Quantenschlüsselverteilung vor und schufen damit das völlig neue Gebiet der Quanteninformationswissenschaft.

In den letzten vier Jahrzehnten hat die Quanteninformationswissenschaft ihre Grenzen ständig erweitert. Von der Quantenkryptographie über das Quantencomputing bis hin zur Quanten-KI ist die Quantenmechanik nicht nur eine theoretische Grundlage, sondern hat sich allmählich zu einer neuen Methode der Informationsverarbeitung entwickelt.

Wenn das klassische Computing durch Engpässe bei Rechenleistung, Energieverbrauch und Daten eingeschränkt wird, werden die Parallelität, Überlagerung und Verschränkung, die das Quantencomputing repräsentieren, als „Quell des frischen Wassers“ angesehen, das der KI neue grundlegende Fähigkeiten verleiht.

Andrew Chi-Chih Yao schlug vor, ob und wie die Quanteninformationswissenschaft der KI neue Berechnungsparadigmen verleihen kann, sei eine der wichtigsten Fragen, die es derzeit zu stellen gilt.

Brassard ist sehr optimistisch. Seiner Meinung nach hat das Quantencomputing das Potenzial, bei bestimmten Aufgaben exponentielle Beschleunigungen zu erreichen. Obwohl noch nicht bekannt ist, wann ein voll funktionsfähiger Quantencomputer gebaut wird, ist die Frage „ob“ nicht mehr relevant – die Zukunft ist vielversprechend.

Der Dialog zwischen Turing-Preisträger Andrew Chi-Chih Yao und Gilles Brassard. Das Bild wurde künstlich generiert.

Hier ist der vollständige Text dieses Gipfeldialogs:

Andrew Chi-Chih Yao: Guten Morgen allerseits. Es ist eine wunderbare Gelegenheit, heute mit meinem alten Freund zu sprechen. Ich glaube, wir kennen uns seit mehr als dreißig Jahren, vielleicht sogar vierzig Jahren.

Sie fragen sich vielleicht, warum wir auf einer KI-Konferenz über „Quantenmagie“ sprechen?

Tatsächlich möchten wir auf diesem Forum die KI aus einer umfassenden Perspektive betrachten – von Anwendungen im Geschäftsleben, intelligenten Robotern und praktischen Angelegenheiten bis hin zu den höchsten Ebenen.

Alle sprechen davon, dass KI die Wissenschaft unterstützt, aber wir möchten damit beginnen, dass „die Wissenschaft die KI unterstützt“. Obwohl KI sehr leistungsfähig erscheint, ist sie möglicherweise nicht das Ende der Intelligenz.

Lasst uns über die Bedeutung von Mathematik und Physik für die KI nachdenken: Die eine erforscht die Tiefe des menschlichen Denkens in abstrakter und strukturierter Weise, die andere fragt, ob wir alle Möglichkeiten ausgeschöpft haben, um Wissen aus der Welt zu extrahieren. Deshalb ist die auf Physik basierende KI, die Quanten-KI, ein aufstrebendes Gebiet, das noch keine großen Leistungen gezeigt hat. Aber wir wissen, dass reine Quantensysteme bereits als leistungsfähiger als klassische Methoden angesehen werden.

Ich möchte das Forum mit einer Diskussion über die Kraft der Quanten in Berechnung und Kommunikation eröffnen. Deshalb haben wir Professor Brassard, einen der führenden Forscher auf dem Gebiet der Quanteninformationswissenschaft, eingeladen. Soweit ich weiß, war er wahrscheinlich einer der ersten ernsthaften Forscher für Quanteninformation unter den führenden Informatikern, nicht wahr?

Gilles Brassard: Ich denke schon.

Andrew Chi-Chih Yao: Ich glaube, ob wir Physik, Mathematik oder Informatik betreiben, unsere ursprüngliche Motivation ist Neugier. Lange bevor wir die Welt verstehen und andere Motive entwickeln, ist Neugier der Grund, warum wir uns diesem Bereich widmen.

Was bringt uns dazu, jahrzehntelang an Problemen zu arbeiten, die für die meisten Menschen schwierig und schmerzhaft sind? Weil wir gelegentlich große Belohnungen erhalten.

Jedes Mal, wenn wir hören, dass jemand etwas scheinbar Unmögliches erreicht hat, oder wenn wir selbst etwas Überraschendes entdecken, ist das ein „magischer Moment“ – unsere Belohnung. Im Vergleich zum maschinellen Lernen ist es wie Golfspielen oder Spielen: Am Ende weiß man, dass man gewonnen hat.

Wenn man diese „magischen Momente“ mehrmals erlebt, wird man süchtig. Das ist der Grund, warum wir jahrzehntelang forschen und nicht aufhören. Ich möchte Brassard zuerst fragen: Was war dein „magischer Moment“, als du mit der Quantenwelt in Berührung kamst? Erzähle uns ein Beispiel.

Gilles Brassard: Ich denke, der erstaunlichste Moment war, als ich am Strand von San Juan, Puerto Rico, schwamm. Ein völlig Fremder schwamm zu mir heran und erzählte mir, dass ein Freund von ihm eine Methode gefunden hatte, mit der Quantenmechanik nicht fälschbare Banknoten herzustellen. Das war völlig unerwartet – buchstäblich eine Überraschung „mitten im Ozean“.

Dieser Fremde war Charles Bennett, den ich noch nie getroffen hatte. Genau dieses Gespräch am Strand hat mich für Quanteninformation begeistert. Weil das, was er mir erzählte, so erstaunlich und aufregend war, legte ich fast alles andere beiseite, um mit der Forschung zu Quanteninformation zu beginnen.

Das war 1979. Ich glaube wirklich, dass ich der erste Informatiker war, der dieses unbekannte Gebiet erschlossen hat.

Andrew Chi-Chih Yao: Das ist eine wunderbare Geschichte. Ich möchte auch von meinem ersten „magischen Moment“ mit der Physik erzählen. Als ich mein Grundstudium in Taiwan absolvierte, lernte ich im dritten Jahr Kernphysik und kam zum ersten Mal mit den Konzepten der Quantenmechanik in Berührung. Das war in den 1960er Jahren, als es nur wenige gute Physiklehrbücher gab. Die Bücher, die wir benutzten, waren sehr starr, sie behandelten nur Mathematik und Berechnungen, und gelegentlich stießen wir auf sehr obskure Anmerkungen wie „es gibt das Unschärfeprinzip“.

Ich konnte keine vernünftige Erklärung finden, was mich sehr störte. Also suchte ich in der Bibliothek nach Büchern und dachte intensiv darüber nach. Schließlich glaubte ich, endlich verstanden zu haben, wovon sie sprachen.

Damals musste ich einen Kursbericht einreichen. Ich schrieb einen Bericht darüber, warum diese Entdeckung so kontraintuitiv, aber dennoch wahr ist. Nachdem ich den Bericht eingereicht hatte, schwänzte ich eine Stunde, um Golf zu spielen – das war damals üblich.

Aber bald sagten mir meine Klassenkameraden, dass der Lehrer verzweifelt nach mir suchte. Er hatte meinen Bericht gelesen und fand es großartig, dass ich zu dieser Erkenntnis gekommen war. Ich ging schüchtern zum Lehrer, erwartete eine Note C wegen des Schwänzens, aber er war sehr großzügig, bestrafte mich nicht und am Ende bekam ich eine A in diesem Kurs. Das war einer der wichtigsten „magischen Momente“, an die ich mich erinnere.

Später wechselte ich zur Informatik. Alle sagten, ich hätte die acht Jahre meines Grund- und Aufbaustudiums verschwendet. Aber schließlich erlebte ich weitere „magische Momente“ und kehrte zur Quantencomputing-Forschung zurück. Deshalb glaube ich, dass sich die Anstrengung nicht lohnt, solange man aufrichtig nach Selbstverbesserung strebt.

Gilles Brassard: Wenn ich ergänzen darf: Ich stimme voll und ganz zu, dass du die Zeit mit Physik nicht verschwendet hast. Der beste Beweis ist: 1984 erfanden Charles Bennett und ich die Quantenkryptographie, aber damals konnten wir keinen vollständigen Sicherheitsbeweis gegen alle Angriffe liefern, die durch die Quantenphysik erlaubt sind. Du warst der Erste, der die Werkzeuge fand, um uns bei diesem Beweis zu helfen – auch wenn meine Schüler ihn schließlich zehn Jahre nach unserer Erfindung abschlossen, war dein Einblick in die Physik grundlegend für den Beweis, dass die Quantenkryptographie absolut sicher ist.

Also danke ich dir: Du hast keine Zeit verschwendet. Und auch dein späterer Wechsel zur Informatik war keine Verschwendung, weil du so viele großartige Dinge erreicht hast.

Andrew Chi-Chih Yao: Ja, du hast recht. Das ist genau die Kraft der Interdisziplinarität. Nicht nur mein Hintergrund in Physik hat mir bei strengen Beweisen geholfen, sondern die andere Seite des Physikstudiums hat mir auch sehr geholfen: Als ich meinen Doktortitel in Physik erwarb, wurde mir klar, dass die Standards eines hervorragenden Physikers sich von technischen strengen Beweisen unterscheiden. Das Ziel ist es, die Wahrheit zu entdecken und sie auf eine Weise zu verstehen, die die Wahrheit akzeptiert.

Gilles Brassard: Wenn ich noch hinzufügen darf: Ich bin auch ein überzeugter Anhänger interdisziplinärer Forschung. Zurück zu meinem Beispiel: Die Entdeckung der Quantenkryptographie entstand aus der Schnittstelle zweier damals sehr getrennter Gebiete – Physik und Informatik (insbesondere die klassische Kryptographie, mit der ich mich hauptsächlich befasste).

Genau weil Physik und Kryptographie sich am Strand, zwischen Charles Bennett und mir, trafen, entstand das völlig neue Gebiet der Quanteninformation. Keiner von uns beiden hätte das alleine geschafft, weil jeder nur in einem Gebiet stark war.

Andrew Chi-Chih Yao: Wie ist der aktuelle Stand der Quantenschlüsselverteilung? Ich weiß, dass China ein großes Interesse an der Quantenschlüsselverteilung hat. Die praktische Industrie im Umfang von mehreren Milliarden Dollar, die ihr damals ins Leben gerufen habt, hat die Spitzenwissenschaft in die reale Welt gebracht. Ich finde das großartig.

Als du und Charles die Methode der Quantenschlüsselverteilung entdeckt hast, warst du als Komplexitätstheoretiker ausgebildet und hast die abstraktesten Dinge getan. Glaubst du, dass diese Ausbildung in abstrakter Komplexität dir geholfen hat, diese Technologie voranzutreiben?

Gilles Brassard: Absolut. Meine Ausbildung als abstrakter klassischer Komplexitätstheoretiker bei John Hopcroft war entscheidend, um diese Ideen zu erfassen. Aber ich möchte auch betonen, dass dies ein perfektes Beispiel für die Bedeutung der Grundlagenforschung ist.

Grundlagenforschung wird nicht betrieben, weil man an Anwendungen denkt oder die Welt verändern möchte. Sie wird rein aus Freude am Verstehen der Welt betrieben. Als Einstein die Relativitätstheorie erfand oder Bohr und andere die Quantentheorie entwickelten, wussten sie nicht, dass ihre Entdeckungen einen so tiefgreifenden Einfluss auf die Gesellschaft haben würden. Sie wollten nur die Natur verstehen.

Das ist neugiergetriebene Grundlagenforschung.

Als Charles und ich damit anfingen, war das nicht unsere tägliche Arbeit. Wir haben überhaupt nicht daran gedacht, dass es so groß und real werden würde.

40 Jahre später, besonders in China, ist es sehr real geworden. Wir haben einfach Spaß gehabt, verrückte Ideen ausgetauscht und versucht, die Natur zu verstehen. Jetzt ist es sehr real. Deshalb denke ich, dass dies ein gutes Beispiel für die Bedeutung der Grundlagenforschung ist.

Du solltest dich nicht fragen, wofür deine Forschung gut ist. Wenn sie interessant ist, ist es wichtig, dass dich das, was du tust, begeistert. Wenn es Anwendung findet, umso besser – aber der Schlüssel ist, dass du für das, was du tust, begeistert bist.

Andrew Chi-Chih Yao: Ein großes Thema in China ist derzeit, wie junge Talente in der Wissenschaft entdeckt und gefördert werden können. Du hast einige sehr hervorragende Studenten ausgebildet. Aus deiner Erfahrung heraus, was ist der beste Weg, das zu tun? Kannst du einige Geschichten aus deiner Zeit als Lehrer teilen?

Gilles Brassard: Über mich selbst? Nun, ich denke, man sollte offen für das sein, was kommen kann – seien es Ideen oder Überraschungen. Zum Beispiel war mein anderer großer „magischer Moment“ die Erfindung der Quanten-Teleportation, die ich zusammen mit drei anderen Personen erfunden habe.

Wir haben nicht gezielt danach gearbeitet. Wir haben ein weniger interessantes Problem gelöst, aber während wir daran forschten, tauchte der Teleportationszustand wie durch Magie vor uns auf.

Wenn wir von Anfang an versucht hätten, es zu erfinden, hätten wir es nie geschafft. Es kam wie durch Magie zu uns – aber dafür musst du offen sein und die Ideen zu dir kommen lassen, anstatt sie zu erzwingen. Ich glaube, das ist einer der Hauptgründe für meinen Erfolg.

Andrew Chi-Chih Yao: Ich habe ähnliche Erfahrungen gemacht. Es scheint, dass man Talente nicht absichtlich formen kann. Für junge Menschen reicht es in der Regel, ihnen eine sehr gute Umgebung zu bieten, in der sie aus verschiedenen Quellen lernen und gleichzeitig mit hochqualitativen Gleichaltrigen zusammen sein können – dann wachsen sie auf natürliche Weise.

Gilles Brassard: Genau, wie du sagst – natürliches Wachstum. Tatsächlich ist ein weiteres Element meines Erfolgs, dass ich mich mit sehr klugen Studenten umgebe und sie das tun lasse, was sie begeistert. Ich lasse meine Studenten niemals an meinen Projekten arbeiten, das ist mein Prinzip. Ich gebe ihnen völlige Freiheit, das zu finden, was sie interessiert, es zu tun und dann mit mir zu diskutieren.

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