Sense ofendre a Einstein, però ell va estar segurament equivocat pel que fa a la teoria quàntica: no només ha perdurat sinó que també s’ha demostrat inestimable en àmbits com la informàtica, la biologia, l’òptica i fins i tot els jocs de azar. Ara, de manera intrigant, podria revolucionar llançaments de daus. La casualitat és essencial per a la seguretat digital i la distribució justa de recursos, assenyala un article recent de recercadors de la Universitat de Colorado Boulder i el NIST. No obstant això, assolir una autèntica casualitat és gairebé impossible en el món físic. “La veritable casualitat és something que res en l’univers pot predir de manera anticipada, ” explica el físic del NIST Krister Shalm. Això descarta exemples clàssics com els llançaments de daus i molts números "random" generats per ordinador, sovint previsible. La física quàntica ofereix una solució a això. Preneu l’experiment de la doble escletxa: una demonstració fonamental on un feix de llum crea un patró d’interferència imprevisible quan passa per dues escletxes. A diferencia de la mecànica clàssica, les ubicacions de partícules són probabilístiques, no deterministes, mostrant una veritable casualitat quàntica. Mitjançant una prova de Bell—un mètode que filtra les explicacions clàssiques per a les correlacions de mesurament—s’ha pogut certificar aquesta casualitat quàntica. Shalm destaca que aprofitar aquestes correlacions pot produir “el millor generador de números aleatoris que l’univers permet. ” Però, com es pot verificar l’autenticitat d’aquesta casualitat? La verificació és difícil ja que moltes seqüències semblen aleatòries però no ho són, i la veritable casualitat sovint sembla contrària a la intuïció. La solució passa per una prova de Bell avançada i sense breus, que mesura les correlacions entre parells de fotons sota condicions que exclouen l’immitació clàssica. El NIST va utilitzar aquesta tècnica el 2018 per generar números aleatoris certifiables. Peter Bierhorst, un matemàtic del NIST, la va descriure com un “sistema a prova d’errors” que garanteix que ningú pugui predir els números.

A diferència dels llançaments de moneda previsibles, la casualitat quàntica produeix una correlació estadística única dels sistemes quàntics. Malgrat la seva efectivitat, aquest mètode és complicat i lent, i depèn principalment d’una única font, vulnerable a possibles manipulacions sense que se’n detecti. Per fer front a això, l(coautor Gautam Kavuri defensa una “forma molt paranoica” de garantir la casualitat—una de tal robustesa que falsificar-la requeriria comunicació més ràpida que la llum. Entra CURBy (Beacon de Casualitat de la Universitat de Colorado), una eina potent i nova desenvolupada pel NIST i la Universitat de Colorado Boulder per portar la casualitat quàntica fora del laboratori com a bé públic. CURBy genera números aleatoris al voltant de 15 milions de vegades per minut, produint un gran conjunt de dades que s’envien per processar, resultant en 512 bits aleatoris en menys de set minuts—el que equival a 2^512 (un número de 155 dígits) possibles resultats. El NIST el denomina “el millor cara o creu de l’univers. ” Però obtenir números aleatoris és només la meitat de la feina; verificar-los també ho és. El grup de recerca va desenvolupar Twine, un protocol basat en entrellaçar cadenes de hash en un graf de hash—així, una variant avançada de la cadena de blocs. Cada nou bloc de dades (que representa un pas en la generació del número aleatori) està criptogràficament enllaçat amb els anteriors, fent difícil la manipulació no detectada. A més, Twine crea enllaços creuats entre hashes de múltiples cadenes independents, formant un graf acíclic dirigit. QualsevolAlteració maliciósa en una cadena trenca la coherència entre totes, fent gairebé impossible la falsificació sense ser detectada. Aquesta xarxa interconnectada es fa més robusta com més participen diverses parts independents. CURBy retransmet els seus números aleatoris a través d’un lloc web públic, permetent a tothom verificar la integritat de les dades. Jasper Palfree, ajudant de recerca, el descriu com “un tapís de confiança, ” una “xarxa de casualitat a la que tots contribueixen però ningú controla. ” Aquesta transparència i escala són apropiades per a aplicacions com la selecció de jurats o loteries públiques, assegurant equitat i transparència. La solució també és una fusió elegant de la utilitat pràctica amb un repte complex de la física quàntica. Com afirma Kavuri, “el NIST és un lloc on tens la llibertat de portar a terme projectes que són ambiciosos però que també et donaran alguna cosa útil. ”