В Институте национальных стандартов и технологий (NIST) создали первый генератор случайных чисел, основанный на квантовой запутанности. Эта разработка обеспечивает получение не только абсолютно случайных чисел, но и верификацию их подлинности на всех этапах генерации.
Создание систем, обеспечивающих гарантированное сгенерирование истинно случайных чисел, ранее считалось невозможным. Такие технологии крайне необходимы для цифрового обеспечения и проведения аудитов, требующих совершенно случайной выборки данных.
Квантовая запутанность против «псевдослучайности»
Альберт Эйнштейн, размышляя о характере случайностей, утверждал: « Бог не играет в кости со ВселеннойКвантовая физика показала, что на уровне атомов происходят случайные процессы. В течение длительного времени учёные не смогли применять эти особенности для разработки надёжного и проверенного генератора случайных чисел.
Бюджетные компьютеры применяют псевдослучайные алгоритмы, создающие иллюзию случайности. Специалисты NIST отмечают, что хакерам, знакомым с принципом работы такой системы, удастся предсказать последующие числа или даже воздействовать на результаты.
«Настоящая случайность — это то, что нельзя предвидеть, вне зависимости от событий в космосе. — подчеркнул физик из NIST Кристер Шальм.
Чтобы разрешить эту проблему, исследователи обратились к квантовой механике, а именно к явлению квантовой запутанности. В этом состоянии изменение одной частицы мгновенно воздействует на другую, даже если эти частицы находятся на большом расстоянии. Эйнштейн назвал это «…». жутким действием на расстоянии».
«Если бог действительно бросает кубики вселенной, то это может стать наилучшим генератором случайных чисел. », — сказал Шальм.
CURBy, тестирование Беллы и протокол Twine.
Учёные NIST совместно с коллегами из Университета Колорадо в Боулдере работали с генератором случайных чисел CURBy. Генератор использует тест Белла: пары запутанных фотонов создаются в нелинейном кристалле, поляризация которых измеряется в двух лабораториях. Этот процесс повторяется 250 000 раз в секунду, а результаты поступают в компьютер, который преобразует их в последовательности из нулей и единиц.
Чтобы отслеживать и подтверждать каждый этап генерации, учёные создали протокол Twine с использованием блокчейна. Каждой группе данных присваивается уникальный «хеш» — цифровой отпечаток, обеспечивающий прозрачность и безопасность.
Джаспер Палфри, научный сотрудник Университета Колорадо, отметил, что Twine даёт любому пользователю возможность проверить данные, на которых основывается каждое случайное число. Система может быть расширена для присоединения других генераторов к общей сети, формируя «глобальную систему доверия».
«Он является первым сервисом, применяющим квантовую нелокальность для создания случайных чисел, а также самым прозрачным источником случайности на данный момент. », — заявили исследователи.
Новая технология открывает возможности для криптографии, статистики и других областей, которым необходима настоящая случайность.