Ученые создали общедоступный квантовый генератор истинно случайных чисел

Случайность невероятно полезна. Она помогает делать беспристрастный выбор, является ключом к безопасности, но как понять, действительно ли это число случайное? Результат броска монеты можно предугадать. Алгоритмы классических компьютеров могут создавать только псевдослучайные числа, которые можно предсказать, если в достаточной степени знать алгоритм или систему.

«Истинная случайность — это то, что ничто во вселенной не может предсказать заранее», — сказал Кристер Шалм из Национального института стандартов и технологий.

Однако квантовая механика, в отличие от игральных костей или компьютерных алгоритмов, случайна по своей природе. Взяв за основу эксперимент с неравенством Белла, при котором измеряются пары запутанных фотонов, Шалм и его коллеги превратили этот источник истинной квантовой случайности в отслеживаемый и верифицируемый генератор случайных чисел, https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250622225927.h... Science Daily.

Процесс начинается с генерации пары запутанных фотонов внутри специального нелинейного кристалла. Фотоны перемещаются по оптоволокну в отдельные лаборатории на противоположных концах зала. Как только фотоны достигают лабораторий, измеряется их поляризация. Результаты этих измерений истинно случайны. Процесс повторяется 250 000 раз в секунду. Эти данные поступают в программу, которая использует строгие протоколы для преобразования результатов измерений запутанных фотонов в 512 случайных битов двоичного кода. В итоге получается набор случайных битов, которые никто не может предсказать заранее.

Для отслеживания и верификации каждого этапа генерации случайных чисел был разработан протокол Twine, комплекс квантово-совместимых технологий блокчейна, позволяющий создавать и верифицировать случайность.

Вся эта работа была воплощена, в конце концов, в сервисе CURBy (Colorado University Randomness Beacon), который автоматически генерирует случайные числа и ежедневно транслирует их через веб-сайт для свободного использования.

«CURBy — один из первых общедоступных сервисов, который работает с верифицируемым квантовым преимуществом. Это большое достижение для нас, — пояснил Шалм. — Качество и происхождение этих случайных битов можно напрямую подтвердить способом, который не доступен обычным генераторам случайных чисел».

За первые 40 дней работы протокол выдавал случайные числа 7434 раза из 7454 попыток, так что доля успешных попыток составила 99,7%.

Недавно команда исследователей из США впервые экспериментально продемонстрировала https://hightech.plus/2025/03/30/istinno-sluchainie-chisla-v... создания верифицируемой случайности на квантовом компьютере. При помощи 56-кубитного квантового процессора, они получили случайные числа, а затем использовали классический суперкомпьютер для доказательства того, что полученные числа действительно случайны и сгенерированы только что.