Без обида към Алберт Айнщайн, но той определено грешеше относно квантовата теория – тя не само издържа изпитанията на времето, но и се оказа изключително ценна в областите на компютърните технологии, биологията, оптиката и дори игрите на късмета. Интригуващо е, че сега тя може да въведе революция и в хвърлянето на зарове. Случайността е от съществено значение за дигиталната сигурност и справедливото разпределение на ресурсите, споделя в наскорошна статия група изследователи от Университета Колорадо Боуълд и NIST. Въпреки това, постигането на истинска случайност е почти невъзможно във физическия свят. „Истинската случайност е нещо, което никой във вселената не може да предвиди предварително, “ обяснява физикът от NIST Кристър Шалм. Това отрича класическите примери като хвърлянето на зарове и много компютърно генерирани „случайни“ числа, които често са предсказуеми. Квантовата физика предлага решение на този проблем. Например, експериментът с двойната прорезка – основен демонстрационен метод, при който лъч светлина създава непредсказуема интерференчна картина, когато премине през две прорезки. За разлика от класическата механика, позициите на частиците са вероятностни, не определени, което показва истинската квантова случайност. Чрез използването на тест на Бел – метод, който изключва класическите обяснения за измервателните корелации – квантовата случайност може да бъде сертифицирана. Шалм посочва, че с използването на тези корелации може да се създаде „най-добрият генератор за случайни числа, който вселената допуска. “ Но как да се потвърди автентичността на такава случайност? Проверката е трудна, тъй като много последователности изглеждат на пръв поглед случайни, но реално не са, а истинската случайност често е контраинтуитивна. Решението е в усъвършенстван тест на Бел без пропуски, който измерва корелациите между двойки фотони при условия, изключващи класическите имитации. NIST използва тази техника през 2018 година, за да произведе сертифицирани случайни числа. Питър Биехорст, математик в NIST, описва това като „гарантирана безопасност, “ която гарантира, че никой не може да предвиди получените числа.

За разлика от предсказуемите обръщания на монета, квантовата случайност произвежда статистически корелации, уникални за квантовите системи. Въпреки ефективността си, този подход е сложен и бавен, и върви по тънкия граница на зависимостта от един-единствен източник, уязвим за потенциални манипулации без да бъде засечена. За да се избегне това, съавторът Гаутам Кавури препоръчва „наистина параноиден начин“ за гарантиране на случайността – нещо толкова солидно, че да изисква по-бърза от светлинната комуникация за фалшифициране. Тук влиза CURBy (Colorado University Randomness Beacon) – мощен нов инструмент, разработен от NIST и Университета Колорадо Боуълд, който извежда квантовата случайност извън лабораторията като обществено благо. CURBy генерира около 15 милиона случайни числа всяка минута, създавайки огромен масив от данни, който се обработва и дава 512 произволни бита след по-малко от седем минути – равняващи се на 2^512 (155 цифри) възможни изхода. NIST нарича това „най-доброто обръщане на монета във вселената. “ Но произвеждането на случайни числа е само половината от задачата; проверката им е също толкова важна. Екипът разработва Twine – протокол, базиран на преплитане на хеш вериги в хеш граф – усъвършенствана разновидност на блокчейн технологията. Всеки нов блок данни (представляващ етап от генерирането на число) е криптографски свързан с предишни блокове, което прави немаркираната манипулация изключително трудна. Освен това, Twine взаимовръзва хешове от множество независими вериги, образувайки насочен ацикличен граф. Всяка зловредна намеса в една от веригите нарушава консистенцията и в останалите, правейки невъзможно безпредметното фалшифициране. Тази мрежа се засилва с добавянето на все повече независими участници. CURBy разпространява своите случайни числа чрез публичен уебсайт, което позволява на всеки да проверява целостта на данните. Джасپър Палфри, асистент по изследвания, го описва като „гоблен от доверие“ – „мрежа от случайност, в която всички допринасят, но никой не я контролира. “ Тази откритост и мащабност са подходящи за приложения като жребии или публични лотарии, осигурявайки справедливост и прозрачност. Решението представлява елегантно съчетание между практическата полезност и сложните квантови физични предизвикателства. Както твърди Кавури, „NIST е място, където имаш свободата да преследваш амбициозни проекти, които също така ще ти донесат нещо полезно. “