Pentru prima dată în istorie, fizicienii au obținut „aleatorismul perfect”

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Fizicienii au obținut „aleatorismul perfect”. Cercetătorii de la ETH Zürich (Elveția) au demonstrat o metodă de generare a ceea ce numesc „aleatorism perfect”, folosind qubiți supraconductori în stare de inseparabilitate cuantică.

Fizicienii au obținut „aleatorismul perfect” pentru prima dată în istorie. Obținerea unei aleatorism adevărat este, în mod obișnuit, extrem de dificilă. Chiar și cele mai avansate generatoare clasice de numere aleatorii pot conține mici deviații sistematice. În utilizarea cotidiană aceste erori sunt nesemnificative, însă în criptografie, unde securitatea sistemelor depinde de imprevizibilitate, chiar și cele mai subtile tipare pot deveni vulnerabilități exploatabile.

Echipa de la ETH Zürich, condusă de fizicienii Renato Renner și Andreas Wallraff, susține că a reușit să depășească această limitare și să producă numere cu adevărat aleatorii prin utilizarea mecanicii cuantice, într-un experiment pe care îl descriu drept prima realizare certificată a unui aleatorism perfect.

Fizicienii au obținut „aleatorismul perfect”. Cum au reușit?

Generatoarele tradiționale se bazează adesea pe procese fizice, precum comportamentul fotonilor, însă și acestea pot introduce ușoare tendințe statistice, făcând ca anumite valori să apară mai frecvent decât altele.

Abordarea cercetătorilor elvețieni folosește fenomenul de inseparabilitate cuantică pentru a depăși această limită. Experimentul implică două cipuri supraconductoare răcite la temperaturi apropiate de zero absolut. Fiecare cip funcționează ca un qubit, echivalentul cuantic al unui bit clasic. Cele două dispozitive sunt conectate printr-un tub de aproximativ 30 de metri, de asemenea răcit, prin care pot fi transmiși fotoni cu microunde ce creează starea de inseparabilitate cuantică.

Această stare „ciudată” a fizicii cuantice face ca două particule să devină corelate în așa fel încât măsurarea uneia influențează instantaneu rezultatul celeilalte. Prin menținerea qubiților la o distanță suficient de mare, cercetătorii s-au asigurat că nici măcar semnalele care se deplasează cu viteza luminii nu ar putea influența rezultatele în timpul măsurătorilor, păstrând astfel integritatea aleatorismului.

Procesul începe cu un generator de numere pseudo-aleatorii, folosit pentru alegerea bazei de măsurare a qubiților. După efectuarea măsurătorilor cuantice, un algoritm special „rafinează” rezultatele, eliminând orice posibilă tendință inițială. Ideea centrală este că sistemul cuantic poate „curăța” aceste imperfecțiuni și poate produce o secvență de zerouri și unu-uri care este certificabil aleatorie, adică a cărei imprevizibilitate nu este doar presupusă pe baza testelor statistice.

O reușită utilă pentru criptarea digitală

Cercetătorii afirmă că metoda nu necesită aproape deloc putere de calcul, deoarece aleatorismul este generat direct prin măsurarea qubiților. În acest sens, procesul ar fi mult mai eficient decât generatoarele pseudo-aleatorii clasice.

Implicațiile practice sunt semnificative. Echipa compară această realizare cu rolul unui ceas atomic în măsurarea timpului: un standard fizic de referință pe care alte sisteme se pot baza. Printre posibilele aplicații se numără criptarea comunicațiilor, identitățile digitale, sistemele de loterie și tehnologiile blockchain, scrie Live Science.

Cercetătorii consideră că cea mai utilă implementare ar fi în rețele informatice, unde fiecare nod ar avea acces la un „server” capabil să genereze acest aleatorism certificat.

Studiul a fost publicat în revista Nature.

Vă recomandăm să citiți și:

Filosoful aproape uitat care a prezis atomii cu 2.500 de ani înaintea fizicii moderne

Visul călătoriilor interstelare rapide începe să se clatine: Mai sunt găurile de vierme considerate posibile?

Ceva ciudat s-a întâmplat cu Pământul în 2010, iar oamenii de știință tot nu înțeleg ce a fost

Premieră mondială: rezervă uriașă de „apă reîmprospătată”, descoperită la 200 de metri sub fundul mării