Физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха заявили, что впервые получили сертифицированно “идеальную случайность” – последовательность нулей и единиц, в которой нельзя найти скрытый перекос. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Случайные числа нужны не только для игр и лотерей. На них держатся системы шифрования, цифровые подписи, защита аккаунтов, блокчейн-операции. Проблема в том, что даже очень сложные генераторы случайных чисел могут иметь едва заметные закономерности: одни значения появляются чуть чаще других. В быту это неважно, но в криптографии такая мелочь способна стать слабым местом.
Команда под руководством профессоров Ренато Реннера и Андреаса Валльраффа использовала два сверхпроводящих квантовых чипа. Каждый работал как кубит – квантовый аналог обычного бита. Чипы охладили почти до абсолютного нуля и соединили 30-метровой охлаждаемой трубкой, по которой между ними передавались микроволновые фотоны. Так ученые создали квантовую запутанность: состояние, при котором измерение одной частицы связано с состоянием другой.
Расстояние между чипами было важной частью эксперимента. Во время измерения даже сигнал со скоростью света не успевал бы пройти от одного кубита к другому и повлиять на результат. Это помогло исключить скрытую “подсказку” между частями системы.
После этого физики взяли неидеальный генератор случайных чисел и с его помощью выбирали, как измерять кубиты. Затем данные пропускали через специальный алгоритм, который усиливал случайность. Смысл подхода в том, что квантовая система очищает исходную последовательность от перекоса и дает на выходе числа, случайность которых можно не просто предполагать, а математически сертифицировать.
По словам Реннера, такой подход почти не требует вычислений: случайность возникает при измерении квантовых битов. Ученые сравнивают возможную роль этой технологии с атомными часами: как они дают надежный эталон времени, так квантовая установка может стать эталонным источником случайности для защищенных цифровых систем.
Пока это лишь лабораторный эксперимент, но потенциальные сферы уже понятны: шифрование сообщений, цифровая идентификация, лотереи, блокчейн и сети, где каждому узлу нужен доступ к надежному источнику случайных чисел.
Ранее Smartpress.by писал о новых квантовых состояниях материи и о том, что практическое применение таких исследований пока остается в перспективе, но может быть важно для более стабильных квантовых устройств – от вычислительных систем до сложных измерительных технологий.
