Создан генератор действительно случайных чисел

Учёные из университета Мэрилэнда (UMD) и испанского института фотонных наук (ICFO) разработали и испытали метод генерации совершенно случайных чисел, основанный на квантовых измерениях.

Когда речь идет о непредсказуемой последовательности цифр, некоторые из них более случайны, чем другие. До сих пор не было возможности однозначно подтвердить истинность такой случайности – из-за этого основанные на методе произвольно выбираемых чисел шифры всегда оказывались уязвимы (иллюстрация ideacat/Flickr.com).

Новый тест на истинную случайность возвращает нас к классическим экспериментам в области квантовой механики 1930-х годов. Тогда Джон Белл (John S. Bell) рассчитал максимально возможный предел корреляции между двумя частицами в любой классической системе. Последующие тесты подтвердили, что связанные частицы (entangled particles) превышают этот уровень.

Авторы нового исследования показывают, что есть связь между степенью истинной случайности в системе и степенью, в которой неравенство Белла (Bell's inequality) нарушено связанными частицами. Предлагаемый "истинно случайный генератор" выдаёт двоичные числа на основе квантовых измерений иона иттербия, который может пребывать в одном из двух энергетических состояний – грубо говоря, 1 или 0.

Схема работы нового квантового генератора чисел. В течение месяца исследователи измеряли состояния более 3000 запутанных пар ионов, создав итоговую цепочку из 42 действительно случайных двоичных чисел. Кстати, ранее неравенство Белла экспериментально нарушали и в простой электрической цепи (иллюстрация Nature).

Чтобы проверить истинность случайности, два таких иона запутывают и измеряют их энергетические уровни (в момент измерения атомы коллапсируют к определённым состояниям).

Далее учёные вычисляли корреляцию между последовательными измерениями состояний, и если она не превышала некоторого значения, выводимого из неравенства Белла, то случайность набора признавалась подлинной.

Больше информации об открытии можно узнать из пресс-релизов – от UMD и ICFO, а также в статье, опубликованной в Nature. Читайте также о лампе, "чувствующей мысли" через квантовую вероятность.