Непредсказуемость квантовой механики помогла создать уникальный генератор случайных чисел

В течение многих лет компьютерные ученые искали способ генерировать действительно случайные числа. Дело в том, что генератор случайных чисел, используемый на большинстве домашних и рабочих компьютеров, далеко не «случайный» из-за ограничений оборудования. Генерация таких чисел важна — она составляет основу криптографии. Сообщения, закодированные с использованием данных, которые не являются по-настоящему рандомными, могут быть взломаны при наличии достаточных вычислительных мощностей. В новой работе исследователи обратились к квантовому миру, чтобы создать генератор действительно случайных чисел.

В отличие от окружающего нас мира природы, в квантовом мире есть примеры истинной случайности — например, непредсказуемая природа поведения фотонов. Ученые нашли способ использовать эту непредсказуемость в криптографии.

Разработка состоит из лазера, направленного на один из входов обычного светоделителя; другой ввод оставлен пустым. Это привело к нулевому сигналу. Во время эксперимента выходящий пучок измерялся двумя независимыми детекторами. В их настройке каждый из фотонов, падающих на светоделитель, имел равную вероятность быть переданным или отраженным. Это значит, что разница между измерениями, сделанными детекторами, невозможно предсказать. Из-за этого полученные числа были действительно случайными.

Затем исследователи сделали еще один шаг в своей работе, измерив состояния протонов до их расщепления. Это подтвердило, что числа, сгенерированные их устройством, действительно были случайными. Конечным результатом стало устройство, способное генерировать случайные числа со скоростью 8,05 гигабит в секунду, каждое из которых было гарантированно случайным, — и все это в реальном времени. Что примечательно, само устройство изготовлено на стандартном оборудовании.