Phát hiện mới tiết lộ một sáng tạo đột phá định nghĩa lại hiểu biết của chúng ta về cơ hội

Các nhà nghiên cứu ETH Zurich do Renato Renner dẫn đầu đã xây dựng một “xúc xắc hoàn hảo” bằng cách làm rối loạn hai qubit liên kết qua một đường hầm dài 30 mét bằng photon vi sóng, sau đó tinh chỉnh đầu ra bằng một bộ trích xuất hai nguồn. Thí nghiệm được công bố trên tạp chí Nature tạo ra các số ngẫu nhiên mà tính không thể dự đoán của chúng được chứng nhận bằng vật lý, hướng tới các ứng dụng trong mật mã và trò chơi mà các bộ sinh ngẫu nhiên cổ điển không thể sánh kịp.

• Những điểm chính:
• • Nhóm của Renato Renner tại ETH Zurich liên kết 2 qubit qua 30 mét để tạo ra sự ngẫu nhiên được chứng nhận.
• • Nghiên cứu của Nature có thể củng cố mật mã, trò chơi và hệ thống an ninh vượt ra ngoài các phương pháp cổ điển.
• • Các phát hiện của ETH Zurich củng cố lợi thế lượng tử và có thể định hình lại các mô hình an ninh sau năm 2026.

Trong một đường hầm dài 30 mét ở Zurich, hai qubit đã trao đổi những lời thì thầm bằng vi sóng và kết quả là những con số mà không máy móc nào có thể đoán trước. Nhóm ETH Zurich do Renato Renner dẫn đầu đã sử dụng sự rối loạn lượng tử và bộ trích xuất hai nguồn để tạo ra một dòng ngẫu nhiên được chứng nhận bởi vật lý, không dựa trên giả định về phần cứng. Kết quả này phá vỡ sự an toàn cũ của định mệnh trong khi hướng tới các mục tiêu thực tế như mật mã và hệ thống xổ số. Được công bố trên Nature, công trình cho rằng tính không thể dự đoán không phải là lỗi của phép đo mà là đặc điểm cố hữu của thực tại.

Chấn động sự ngẫu nhiên: Làm thế nào vật lý lượng tử thách thức định mệnh

Cuộc sống hàng ngày cảm thấy dự đoán được, nhưng vật lý lượng tử luôn kéo thảm khỏi chân chúng ta. Ở các quy mô nhỏ nhất, kết quả từ chối bị định đoạt, và sự không chắc chắn đó không phải là lỗi của dụng cụ, mà là cách tự nhiên vận hành. Các nhà khoa học từ lâu đã hỏi liệu sự hỗn loạn không thể giảm thiểu đó có thể khai thác để tạo ra sự ngẫu nhiên thuần túy hay không. Các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich giờ đây nói có, và bằng chứng của họ rất ấn tượng.

Thí nghiệm ETH Zurich: Một xúc xắc hoàn hảo lần đầu tiên

Dẫn dắt bởi nhà mã hóa Renato Renner, nhóm đã xây dựng thứ mà họ gọi là “xúc xắc hoàn hảo,” một hệ thống xuất ra các bit mà không ai có thể dự đoán, kể cả chính người tạo ra nó. Cấu hình sử dụng sự rối loạn lượng tử giữa 2 qubit liên kết bằng photon vi sóng qua khoảng 98 feet. Các phép đo trên một qubit có tương quan với qubit kia, nhưng các kết quả riêng lẻ vẫn về cơ bản không thể biết trước.

Kết quả thô từ các phép đo đó sau đó được xử lý bằng “bộ trích xuất hai nguồn,” một kỹ thuật tinh chế các đầu vào yếu tố ngẫu nhiên thành các đầu ra có thể chứng minh là ngẫu nhiên. Khẳng định này dựa trên vật lý, không dựa vào việc tin tưởng vào nội bộ của thiết bị. Nói cách khác, sự ngẫu nhiên được chứng nhận bởi cấu trúc của thí nghiệm và lý thuyết lượng tử. Công trình xuất bản trên Nature, và dựa trên hàng thập kỷ nghiên cứu thử nghiệm Bell loại trừ các biến cổ điển ẩn.

Ứng dụng và lợi thế lượng tử

Cách tiếp cận này khác biệt so với các bộ sinh ngẫu nhiên điển hình dựa trên thuật toán hoặc nhiễu môi trường phức tạp. Ở đây, đầu ra dựa trên các luật của cơ học lượng tử. Mục tiêu ngay lập tức là mật mã, nơi an ninh chính của khóa phụ thuộc vào tính không thể dự đoán. Các ngân hàng, nhà cung cấp đám mây và mô-đun an ninh phần cứng có thể sử dụng các bit đã được chứng nhận này để tạo khóa, khởi động an toàn và xác thực có rủi ro cao.

Trò chơi và xổ số cũng là các ứng viên rõ ràng, mặc dù quy mô và chi phí sẽ quyết định tốc độ. Các nhà nghiên cứu cũng xem kết quả này như bằng chứng về lợi thế lượng tử, một lĩnh vực mà các máy cổ điển không thể sánh kịp với sự đảm bảo này. Đối với các nhà phát triển và CISO, thông điệp thực tế là: entropy dựa trên vật lý có thể nâng cao mức độ an ninh của các kiến trúc vẫn còn phụ thuộc vào hạt giống giả ngẫu nhiên.

Một câu hỏi triết học: Hỗn loạn ở trung tâm của vũ trụ

Vượt ra ngoài các công cụ và giao thức, kết quả này thúc đẩy một cuộc tranh luận lâu dài. Nếu một số kết quả có thể chứng minh là vượt quá khả năng dự đoán, thì sự không xác định không chỉ là sự thiếu hiểu biết, mà còn là phần cố hữu của thực tại. Điều này ủng hộ quan điểm xác suất của cơ học lượng tử và thu hẹp không gian cho các giải thích ẩn định. Nó cũng định hình lại các mô hình rủi ro: một số sự không chắc chắn không thể trung bình hóa, chỉ có thể tôn trọng và, như đã chứng minh ở đây, khai thác.