انقلاب تصادفیسازی کوانتومی، تولید و تایید اعداد تصادفی واقعی را متحول میکند

بیآنکه قصد توهین به آلن واتسون، اما موضوع نظریه کوانتوم او قطعا نادرست بود — این نظریه نه تنها دوام آورده بلکه در حوزههایی مانند محاسبات، زیستشناسی، اپتیک و حتی بازیهای اطمینانبخش، ارزشمند ثابت شده است. حال، به طرز جالبی، ممکن است انقلابی در پرتاب تاس ایجاد کند. تصادفگرایی برای امنیت دیجیتال و توزیع عادلانه منابع ضروری است، در مقالهای اخیر توسط محققان دانشگاه کلرادو بولدر و موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) اشاره شده است. اما دستیابی به تصادف واقعی در جهان فیزیکی تقریباً غیرممکن است. «تصادف واقعی چیزی است که هیچ چیز در جهان نمیتواند پیشاپیش آن را پیشبینی کند،» توضیح میدهد فیزیکدان NIST، کریستر شامِل. این موضوع نمونههای کلاسیکی مانند پرتاب تاس و بسیاری از اعداد «تصادفی» تولیدشده توسط کامپیوتر را که اغلب قابل پیشبینی هستند، کنار میگذارد. فیزیک کوانتوم راه حلی برای این مشکل ارائه میدهد. برای نمونه، آزمایش دو شکاف: یک نمونهنمای اساسی که در آن پرتویی از نور هنگام عبور از دو شکاف، الگوی تداخل غیرقابل پیشبینی ایجاد میکند. برخلاف مکانیک کلاسیک، مکان ذرات احتمالمند است، نه قطعی، و این نشاندهندهی تصادفگرایی کوانتومی واقعی است. با استفاده از آزمایش بل (Bell test) — روشی که تبیینهای کلاسیک برای همبستگیهای اندازهگیری را رد میکند — میتوان تصادفگرایی کوانتومی را تأیید کرد. شامِل اشاره میکند که بهرهبرداری از این همبستگیها میتواند «بهترین تولیدکننده عدد تصادفی که جهان ممکن است ارائه دهد» باشد. اما چگونه میتوان اصالت چنین تصادفگرایی را تأیید کرد؟ تأیید این امر دشوار است، زیرا بسیاری از توالیها ظاهر تصادفی دارند اما نیستند، و تصادفگرایی واقعی اغلب غیرقابل تصور است. راه حل در آزمایش بل پیشرفتهای است که بدون فرصتطلبی، همبستگیها بین جفتهای فوتون را تحت شرایطی اندازهگیری میکند که تقلید کلاسیک محال است. NIST در سال ۲۰۱۸ از این تکنیک برای تولید اعداد تصادفی قابلتأیید استفاده کرد. پیتر بیهرست، ریاضیدان NIST، آن را «نظامی درونسازمانها که تضمین میکند هیچکس نمیتواند اعدادش را پیشبینی کند» توصیف میکند.
برخلاف سکههای قابل پیشبینی، تصادفگرایی کوانتومی همبستگیهای آماری منحصر به فرد با سیستمهای کوانتومی ایجاد میکند. با وجود کارآمدی، این روش پیچیده و کند است و به طور حیاتی به یک منبع واحد وابسته است که میتواند در آن دستکاری بدون شناسایی صورت گیرد. برای مقابله با این مشکل، همنویسنده گوتام کاووتی پیشنهاد میدهد «راهی بسیار پارانویدانه» برای تضمین تصادفگرایی — چیزی به اندازهای مقاوم که جعل آن نیازمند ارتباطی سریعتر از نور باشد. وارد ابزار جدید CURBy (نشانگر تصادفگرایی دانشگاه کلرادو) میشویم؛ ابزاری قدرتمند که توسط NIST و دانشگاه کلرادو بولدر توسعه یافته است تا تصادفگرایی کوانتومی را فراتر از آزمایشگاه و به عنوان یک منافع عمومی در اختیار همگان قرار دهد. CURBy هر دقیقه حدود ۱۵ میلیون عدد تصادفی تولید میکند و دیتاست عظیمی را ارسال مینماید که پس از هفت دقیقه، به ۵۱۲ بیت تصادفی میرسد — برابر با ۲^۵۱۲ (یک عدد ۱۵۵ رقمی) نتیجه محتمل. NIST این را «بهترین پرتاب سکه در جهان» مینامد. با این حال، تولید اعداد تصادفی تنها نیمی از داستان است؛ تایید آنها نیز اهمیت دارد. تیم توسعهدهنده پروتکل Twine را طراحی کرد، که بر پایه شبکهسازی حلقوی هش (hash chains) در قالب یک زنجیره بلوک پیچیده است. هر بلوک داده جدید (نماد یک گام در تولید عدد تصادفی) به صورت رمزنگاریشده به بلوکهای قبلی پیوند میخورد، و این امر جعل و دستکاری بدون شناسایی را بسیار سخت میسازد. علاوه بر این، Twine هشهای چند زنجیره مستقل را به هم پیوند میدهد و یک نمودار چرخهناپذیر جهتدار (DAG) تشکیل میدهد. هر تغییر مخرب در یک زنجیره، ناسازگاری در دیگران ایجاد میکند و جعل بدون شناسایی را تقریبا غیرممکن میسازد. این شبکههای متصل با پیوستن تعداد بیشتری از طرفهای مستقل، قدرتمندتر میشوند. CURBy نتایج تصادفی را از طریق یک وبسایت عمومی پخش میکند، و هر کسی میتواند صحت آن دادهها را تأیید کند. جاسپر پالفری، دستیار تحقیق، آن را «یک شبکه اعتماد» مینامد؛ «یک شبکه تصادفگرایی که همه در آن مشارکت دارند اما هیچکس کنترل کامل بر آن ندارد. » این شفافیت و مقیاس برای کاربردهایی مانند انتخاب هیئت منصفه یا قرعهکشیهای عمومی مناسب است و عدالت و شفافیت را تضمین میکند. راهحل پیشنهادی، تلفیقی بینظیر از کاربرد عملی و چالش پیچیده فیزیک کوانتوم است. همانگونه که کاووتی تأکید میکند، «NIST جایی است که آزمایشهای جاهطلبانه را با فرصتهای عملی همراه میکند. »
Brief news summary
نظریه کوانتومی که روزگاری توسط آلبرت انیشتین مورد تردید قرار میگرفت، اکنون پایه و اساس پیشرفتهای حوزههای محاسبات، زیستشناسی و اپتیک است، به ویژه در تولید تصادفی واقعی که برای امنیت دیجیتال و تخصیص عادلانه منابع ضروری است. برخلاف سیستمهای کلاسیک که قطعی و بدون قابلیت پیشبینی واقعی هستند، مکانیک کوانتومی به طور طبیعی بیتصادفی بودن ذاتی را فراهم میکند، که با آزمایشهایی مانند آزمایش دو شکاف و آزمایشهای بِل بدون نقص تأیید شده است و توضیحات کلاسیک را کنار میگذارند. در سال ۲۰۱۸، مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) یک تولیدکننده عدد تصادفی کوانتومی قابل اعتماد معرفی کرد، اگرچه محدودیتهایی مانند خروجی کند و آسیبپذیری در برابر تغییرات داشت. برای غلبه بر این چالشها، NIST با دانشگاه کلرادو بولدر همکاری کرد تا دستگاه CURBy را توسعه دهد که روزانه حدود ۱۵ میلیون عدد تصادفی کوانتومی تولید میکند. CURBy از پروتکل Twine استفاده میکند—یک رویکرد مبتنی بر بلاکچین که چندین زنجیره هش را به یک گراف جهتدار بدون چرخه و قابل اثبات تغییر پیوند میدهد—که امنیت و شفافیت را به طور قابل توجهی افزایش میدهد. این دستگاه به صورت عمومی در دسترس است و از یک شبکه تصادفیسازی همپوشانی پشتیبانی میکند که در مواردی مانند انتخاب هیئت منصفه، قرعهکشیها و موارد دیگر کاربرد دارد و نمونهای است از اینکه تحقیقات کوانتومی چگونه ابزارهای امن و عملی برای جامعه فراهم میکند.
AI-powered Lead Generation in Social Media
and Search Engines
Let AI take control and automatically generate leads for you!

I'm your Content Manager, ready to handle your first test assignment
Learn how AI can help your business.
Let’s talk!

مروری بر هوش مصنوعی: خلاصههای تولید شده توسط هوش…
گوگل ویژگی نوآورانهای به نام «مرورهای هوشمند AI» را در موتور جستجوی خود راهاندازی کرده است تا نحوه دسترسی کاربران به اطلاعات آنلاین را بهبود بخشد.

پاکستان شورای جدید «کریپتو» تشکیل میدهد تا بلاکچ…
پاکستان گام مهمی در جهت پذیرفتن و نظارت بر اقتصاد دیجیتال نوظهور برداشته است و با تأسیس شورای رمزنگاری پاکستان (PCC) این حرکت را رقم زده است.

سرمایهگذاری ۱۴.۸ میلیارد دلار متا در اسکِل آیای،…
متا، که قبلاً فیسبوک نام داشت، در شرکت استارتاپی اسکیل ایآی، که در زمینه خدمات برچسبزنی داده فعالیت میکند، ۱۴.۸ میلیارد دلار سرمایهگذاری کرده است.

مجلس آمریکا با توسعه قانون بلاکچین موافقت کرد
در روز چهارشنبه، مجلس نمایندگان آمریکا پیشرفت قابل توجهی داشت و با رای ۲۷۹ در برابر ۱۳۶ موافقت خود را با قانون نوآوری و فناوری مالی برای قرن بیست و یکم (FIT21) اعلام کرد.

گوگل قصد دارد روابط خود را با اسکایل ایآی قطع کن…
گوگل قصد دارد رابطه خود را با اسکیل ایآی، یکی از پیشروترین استارتاپهای برچسبگذاری داده، پایان دهد، پس از خرید اخیر متا ۴۹ درصد سهام این شرکت.

استفاده از USDC بومی دایره بر روی بلاکچین جهانی …
در روز چهارشنبه، ۱۱ ژوئن، این شرکت اعلام کرد که USDC شرکت Circle و پروتکل انتقال زنجیرهای چندگانه بهروز شده (CCTP V2) رسماً در زنجیره جهانی راهاندازی شده است.

حالت هوش مصنوعی گوگل برای جستجو: تحولی در تعامل ب…
گوگل اعلام کرده است که حالت هوشمند جدید مبتنی بر هوش مصنوعی را در موتور جستجوی خود راهاندازی کرده است، که هدف آن تغییر روش تعامل کاربران با اطلاعات آنلاین است.