Nemám žádnou urážku pro Einsteina, ale určitě se mýlil ohledně kvantové teorie — ta nejenže vydržela, ale ukázala se být neocenitelná v oblastech jako výpočetní technika, biologie, optika a dokonce i hazardní hry. Nyní, co je zvláštní, by mohla zásadně změnit i házení kostkami. Náhoda je zásadní pro digitální bezpečnost a spravedlivé rozdělování zdrojů, upozorňuje nedávný dokument výzkumníků z University of Colorado Boulder a NIST. Nicméně, dosažení skutečné náhody je v reálném světě téměř nemožné. „Skutečná náhoda je něco, co nic v vesmíru nemůže předpovědět předem, “ vysvětluje fyzik NIST Krister Shalm. To vylučuje klasické příklady, jako jsou házení kostkami a mnoho počítačem generovaných „náhodných“ čísel, která jsou často předvídatelná. Kvantová fyzika nabízí způsob, jak se této situaci vyhnout. Vezměme například experiment s dvojitou štěrbinou: základní demonstrační pokus, při kterém světelný paprsek vytváří nepředvídatelný interference vzor, když prochází dvěma štěrbinami. Na rozdíl od klasické mechaniky jsou umístění částic pravděpodobnostní, nikoli deterministická, což ukazuje pravou kvantovou náhodu. Pomocí Bellova testu – metody, která filtruje klasické vysvětlení pro korelace měření – lze kvantovou náhodu ověřit. Shalm upozorňuje, že využití těchto korelací může vytvořit „nejlepší generátor náhodných čísel, jaký vesmír umožňuje. “ Ale jak lze takovou autentičnost náhody ověřit? Ověření je složité, protože mnoho sekvencí se zdají být náhodné, ale ve skutečnosti nejsou, a pravá náhoda je často protiintuicí. Řešením je pokročilý Bellův test bez mezer, který měří korelace mezi páry fotonů za podmínek vylučujících klasickou napodobeninu. NIST použil tuto techniku v roce 2018 k výrobě ověřitelných náhodných čísel. Peter Bierhorst, matematik z NIST, to popisuje jako „spolehlivý systém“, který zajišťuje, že nikdo není schopen předpovědět jejich čísla.

Na rozdíl od předvídatelných hodů mincí, kvantová náhoda vytváří statistické korelace unikátní pro kvantové systémy. I když je tento přístup účinný, je složitý a pomalý a zásadně závisí na jednom zdroji, který je zranitelný vůči potenciálním manipulacím bez možnosti odhalení. Aby to překonal, spoluautor Gautam Kavuri prosazuje „opravdu paranoidní způsob“ zajištění náhody – něco tak robustního, že by její napodobenina vyžadovala komunikaci rychlejší než světlo. Přichází CURBy (Colorado University Randomness Beacon), nový silný nástroj vyvinutý společností NIST a University of Colorado Boulder, jehož cílem je přenést kvantovou náhodu mimo laboratoř jako veřejný dobro. CURBy generuje asi 15 milionů náhodných čísel za minutu, čímž vytváří obrovský datový soubor zasílaný ke zpracování a po méně než sedmi minutách produkuje 512 náhodných bitů – což odpovídá 2^512 (155místnému číslu) možných výsledků. NIST to označuje za „nejlepší hod mincí ve vesmíru. “ Vytváření náhodných čísel je však jen polovina úkolu; jejich ověření je stejně důležité. Tým vyvinul Twine, protokol založený na propojení řetězců hašování do hašového grafu — sofistikované varianty blockchainu. Každý nový datový blok (reprezentující krok v generování náhodného čísla) je kryptograficky propojen s předchozími bloky, což značně ztěžuje nepozorované podvádění. Navíc Twine propojuje haše z více nezávislých řetězců, které tvoří směrovaný acyklický graf. Jakákoli škodlivá manipulace v jednom řetězci naruší konzistenci ostatních, čímž se téměř znemožní podvod bez odhalení. Tato síť se posiluje s každým novým nezávislým účastníkem. CURBy své náhodné hodnoty vysílá prostřednictvím veřejné webové stránky, což umožňuje komukoli ověřit integritu dat. Jasper Palfree, asistent výzkumu, ji popisuje jako „tapestry důvěry, “ jako „síť náhody, do které každý přispívá, ale nikdo ji neovládá. “ Taková otevřenost a měřítko jsou vhodné například pro výběr porotců nebo veřejné loterie, zajišťující spravedlivost a transparentnost. Řešení představuje také elegantní propojení praktické užitečnosti s komplexní výzvou kvantové fyziky. Jak Kavuri potvrzuje: „NIST je místo, kde máte svobodu usilovat o ambiciózní projekty, které vám zároveň něco přinesou. “