اكتشافات جديدة تكشف عن إبداع ثوري يعيد تعريف فهمنا للصدفة

بحث في معهد ETH زيورخ بقيادة ريناتو رينر أنشأ "نردًا مثاليًا" عن طريق تشابك اثنين من الكيوبتات المرتبطين عبر نفق يبلغ طوله 30 مترًا باستخدام الفوتونات الميكروويف، ثم قام بتنقية الناتج باستخدام مستخرج ذو مصدرين. التجربة المنشورة في مجلة نيتشر تنتج أرقامًا عشوائية لا يمكن التنبؤ بها، حيث يتم اعتماد عدم التنبؤ بها على الفيزياء، مما يشير إلى تطبيقات في التشفير والألعاب لا يمكن للمولدات الكلاسيكية مطابقتها.

• النقاط الرئيسية:
• • فريق ETH زيورخ بقيادة ريناتو رينر ربط اثنين من الكيوبتات على بعد 30 مترًا لتوليد عشوائية موثوقة.
• • الدراسة في نيتشر قد تعزز التشفير والألعاب وأنظمة الأمان بما يتجاوز الطرق الكلاسيكية.
• • نتائج ETH زيورخ تدعم التفوق الكمي وقد تعيد تشكيل نماذج الأمان بعد عام 2026.

داخل نفق بطول 30 مترًا في زيورخ، تبادل اثنان من الكيوبتات همسات الميكروويف وخرجت أرقام لا يمكن لأي آلة أن تتوقعها. استخدم فريق ETH زيورخ بقيادة ريناتو رينر التشابك و مستخرج ذو مصدرين لصنع تدفق من العشوائية التي يتم اعتمادها من قبل الفيزياء، وليس على افتراضات حول الأجهزة. النتيجة تقطع إلى الراحة القديمة في الحتمية مع الإشارة مباشرة إلى قضايا عملية مثل التشفير وأنظمة اليانصيب. المنشور في نيتشر، يجادل العمل بأن عدم التنبؤ ليس خللاً في القياس بل ميزة مدمجة في الواقع.

إحداث ثورة في العشوائية: كيف تتحدى الفيزياء الكمية الحتمية

يبدو أن الحياة اليومية متوقعة، لكن الفيزياء الكمية تواصل سحب السجادة. على أصغر المقاييس، ترفض النتائج أن يتم تثبيتها، وهذه الحالة من عدم اليقين ليست خللاً في أدواتنا، بل هي سلوك الطبيعة. سأل العلماء منذ زمن طويل عما إذا كان يمكن حصاد هذا الفوضى غير القابلة للتقليل لإنتاج عشوائية نقية. يقول الباحثون في ETH زيورخ الآن نعم، وأدلتهم قوية.

تجربة ETH زيورخ: نرد مثالي من نوع فريد

قادها عالم التشفير ريناتو رينر، بنى الفريق ما يسميه "نردًا مثاليًا"، وهو نظام يُنتج بتات لا يمكن لأحد التنبؤ بها، حتى منشئوها. استخدم الإعداد التشابك الكمي بين اثنين من الكيوبتات المرتبطين بواسطة فوتونات الميكروويف عبر حوالي 98 قدمًا. كانت القياسات على أحد الكيوبتات تتوافق مع الآخر، لكن النتائج الفردية ظلت غير قابلة للمعرفة بشكل أساسي.

تمت معالجة النتائج الأولية من تلك القياسات باستخدام "مستخرج ذو مصدرين"، وهو تقنية تنقي المدخلات ذات العشوائية الضعيفة إلى مخرجات عشوائية مثبتة. يعتمد الادعاء على الفيزياء، وليس على الثقة في مكونات الجهاز الداخلية. بمعنى آخر، يتم اعتماد العشوائية من خلال بنية التجربة والنظرية الكمية نفسها. يظهر العمل في نيتشر، ويستند إلى عقود من أبحاث اختبار بيل التي تستبعد المتغيرات الكلاسيكية المخفية.

التطبيقات والتفوق الكمي

يختلف هذا النهج عن المولدات التقليدية التي تعتمد على الخوارزميات أو الضوضاء البيئية الفوضوية. هنا، يرتكز الناتج على قوانين الميكانيكا الكمية. الهدف المباشر هو التشفير، حيث تعتمد أمان المفاتيح على عدم التنبؤ. يمكن للبنوك، ومزودي السحابة، ووحدات أمان الأجهزة أن تستخدم هذه البتات الموثوقة في توليد المفاتيح، والإقلاع الآمن، والمصادقة عالية المخاطر.

الألعاب واليانصيب مرشحون واضحون أيضًا، رغم أن التوسع والتكلفة سيحددان الوتيرة. كما يصف الباحثون النتيجة كدليل على التفوق الكمي، وهو مجال لا يمكن للآلات الكلاسيكية مطابقة الضمان فيه. للمطورين ومديري أمن المعلومات، الرسالة العملية بسيطة: يمكن لعدم اليقين المدعوم بالفيزياء أن يرفع مستوى الأمان في البنى التحتية التي لا تزال تعتمد على بذور عشوائية زائفة.

سؤال فلسفي: الفوضى في قلب الكون

بعيدًا عن الأدوات والبروتوكولات، تدفع النتيجة إلى مناقشة طويلة الأمد. إذا كانت بعض النتائج لا يمكن التنبؤ بها بشكل قاطع، فإن عدم الحتمية ليس مجرد جهل، بل مدمج في الواقع. يدعم ذلك الرؤية الاحتمالية لميكانيكا الكم ويقلل من مساحة التفسيرات المخفية الحتمية. كما يعيد صياغة نماذج المخاطر: بعض عدم اليقين لا يمكن تصفيره، بل يجب احترامه، وكما أظهر هنا، استغلاله.