Нові відкриття виявляють революційне творіння, яке переосмислює наше розуміння випадковості

Дослідники ETH Цюріха під керівництвом Ренато Реннера створили “ідеальний кубик”, сплутуючи два кубіти, пов’язані через тунель довжиною 30 метрів за допомогою мікрохвильових фотонів, а потім удосконалили вихід за допомогою двохджерельного екстрактора. Експеримент, опублікований у Nature, дає випадкові числа, непередбачуваність яких підтверджена фізикою, що відкриває застосування у криптографії та іграх, які класичні генератори не можуть забезпечити.

• Основні висновки:
• • Команда ETH Цюріха під керівництвом Ренато Реннера зв’язала 2 кубіти на відстані 30 метрів для отримання сертифікованої випадковості.
• • Дослідження у Nature може зміцнити криптографію, ігри та системи безпеки понад класичні методи.
• • Відкриття ETH Цюріха підсилює квантову перевагу і може змінити моделі безпеки після 2026 року.

У тунелі довжиною 30 метрів у Цюріху два кубіти обмінювалися мікрохвильовими сигналами, і з’являлися числа, які жодна машина не могла передбачити. Команда ETH Цюріха під керівництвом Ренато Реннера використала заплутаність та двохджерельний екстрактор для створення потоку випадкових чисел, сертифікованих фізикою, а не припущеннями щодо обладнання. Результат руйнує старе уявлення про детермінізм і водночас спрямований до практичних цілей, таких як криптографія та лотерейні системи. Опубліковане у Nature, дослідження стверджує, що непередбачуваність — це не помилка вимірювання, а вбудована особливість реальності.

Вибух у світі випадковості: Як квантова фізика кидає виклик детермінізму

Щоденне життя здається передбачуваним, але квантова фізика постійно кидає виклик цій впевненості. На найменших масштабах результати відмовляються бути зафіксованими, і ця невизначеність — не помилка наших інструментів, а спосіб поведінки природи. Вчені давно запитують, чи можна зібрати цю невідворотну хаотичність для отримання чистої випадковості. Дослідники ETH Цюріха тепер кажуть так, і їхні докази вражають.

Експеримент ETH Цюріха: перший у своєму роді ідеальний кубик

Під керівництвом криптографа Ренато Реннера команда створила те, що вони називають “ідеальним кубиком”, системою, яка видає біти, які ніхто не може передбачити, навіть її творці. Налаштування використовувало квантову заплутаність між 2 кубітами, пов’язаними мікрохвильовими фотонами на відстані приблизно 98 футів. Вимірювання одного кубіта корелювали з іншим, але окремі результати залишалися фундаментально невідомими.

Сирі результати цих вимірювань потім оброблялися за допомогою “двохджерельного екстрактора”, техніки, яка очищує слабко випадкові вхідні дані у доведено випадкові виходи. Заява ґрунтується на фізиці, а не на довірі до внутрішніх компонентів пристрою. Іншими словами, випадковість підтверджена структурою експерименту та квантовою теорією. Робота опублікована у Nature і базується на десятиліттях досліджень тестів Белла, що виключають приховані класичні змінні.

Застосування та квантова перевага

Цей підхід відрізняється від типових генераторів, що базуються на алгоритмах або хаотичному навколишньому шумі. Тут вихід закріплений за законами квантової механіки. Мета — криптографія, де безпека ключа залежить від непередбачуваності. Банки, провайдери хмарних сервісів і апаратні модулі безпеки можуть використовувати ці сертифіковані біти для генерації ключів, безпечного завантаження та високоризикової автентифікації.

Ігри та лотереї також є очевидними кандидатами, хоча масштабування та вартість визначать темпи. Дослідники також подають результати як доказ квантової переваги, сфери, де класичні машини не можуть забезпечити таку гарантію. Для розробників і CISО практичне повідомлення просте: ентропія, підтверджена фізикою, може підвищити рівень безпеки архітектур, що все ще залежать від псевдовипадкових насінин.

Філософське питання: Хаос у серці всесвіту

Крім інструментів і протоколів, цей результат підштовхує до довготривалих дебатів. Якщо певні результати доведено поза передбаченням, тоді невизначеність — це не просто незнання, а вбудована частина реальності. Це підтримує ймовірнісну концепцію квантової механіки і звужує можливості прихованих детерміністських пояснень. Це також переосмислює моделі ризику: деяка невизначеність не може бути усунена середнім значенням, її потрібно лише поважати і, як показано тут, використовувати.