Швейцарские учёные создали идеальный квантовый генератор случайных чисел

Исследователи из Швейцарии заявили о разработке идеального генератора случайных чисел, который использует принципы квантовой физики. По их словам, это устройство способно производить истинно случайные последовательности для криптографии, лотерей и блокчейн-приложений, преодолевая ограничения существующих систем.

Проблема несовершенной случайности

Учёные отмечают, что существующая случайность в квантовой физике не является идеальной и требует усиления для достижения истинной непредсказуемости. Множество источников случайности страдают от систематической погрешности; например, при подбрасывании монет или игральных костей может наблюдаться склонность к одной из сторон. Андреас Вальрафф, один из руководителей исследовательской группы ETH Zurich, пояснил, что «даже современные генераторы случайных чисел, основанные на квантово-механических эффектах, таких как отражение фотонов от светоделителей, не полностью застрахованы от подобных систематических ошибок или ‘смещений'». Аналогичные смещения присущи и чисто программным генераторам псевдослучайных чисел, что приводило к проблемам безопасности в устройствах Интернета вещей (IoT) и таких приложениях, как WhatsApp*.

Квантовое решение от ETH Zurich

Для преодоления этих недостатков учёные использовали два сверхпроводящих чипа, каждый из которых представляет собой один кубит (минимальную единицу квантовой информации), охлаждённых почти до абсолютного нуля (примерно -273,15 °C). Чипы соединены 30-метровым микроволновым волноводом, также охлаждённым до сверхнизких температур. Микроволновые фотоны, перемещающиеся между ними, создают состояние квантовой запутанности.

Полученные в ходе этого процесса результаты затем преобразуются с помощью специального алгоритма для генерации идеальной случайности. Ренато Реннер, второй руководитель команды, подчеркнул: «Итоговая последовательность нулей и единиц теперь действительно идеально случайна, и мы даже можем это подтвердить. Технические улучшения позволили нам создавать случайные числа, которые останутся идеально случайными на протяжении всей вечности».

Результаты работы команды были опубликованы на этой неделе в журнале Nature под заголовком «Экспериментальное усиление случайности» (Experimental randomness amplification).

* — деятельность компании запрещена на территории РФ

Твитнуть