Квантовая запутанность помогла учёным создать эталон идеальной случайности для криптографии

Учёные из Швейцарии впервые сгенерировали последовательность чисел, которую можно считать действительно случайной и принципиально непредсказуемой.

Для этого физики использовали квантовую запутанность — одно из самых загадочных явлений квантовой механики, сообщает Газета.Ру

Случайные числа лежат в основе современных систем шифрования, генераторов паролей и цифровой безопасности. Однако доказать, что последовательность действительно случайна, чрезвычайно сложно. Даже подбрасывание монеты или бросок игральной кости подчиняются законам физики и теоретически могут быть предсказаны, если у наблюдателя есть достаточно информации о начальных условиях.

Исследователи решили использовать для решения этой проблемы квантовую механику. Они создали пару квантовых битов, то есть кубитов, которые расположили на расстоянии 30 метров друг от друга и охладили почти до абсолютного нуля.

Кубиты находились в состоянии квантовой запутанности. Это означает, что результаты измерений одного объекта оказываются связаны с результатами измерений другого таким способом, который невозможно объяснить с помощью классической физики.

Чтобы проверить наличие этой связи, учёные провели более миллиарда специальных измерений в рамках так называемого теста Белла. Эксперимент продолжался около девяти часов. Полученные корреляции оказались настолько сильными, что их нельзя было объяснить скрытыми правилами или заранее заданными алгоритмами. Именно это позволило исследователям подтвердить подлинную случайность генерируемых чисел.

Особенность новой работы заключается в том, что учёные начали не с идеально случайных данных, а с последовательности, которая могла содержать небольшие ошибки и предсказуемые элементы. Затем с помощью квантового процесса они преобразовали её в последовательность, случайность которой удалось строго доказать.

Авторы исследования считают, что в будущем подобные системы могут стать своеобразным эталоном случайности, аналогично тому, как атомные часы служат эталоном времени. Это позволит создавать более надёжные криптографические системы и повысить безопасность цифровой инфраструктуры.