Nema uvrede glede Einsteina, ali bio je sigurno u krivu po pitanju kvantne teorije – ona nije samo opstala već je i pokazala da je neprocjenjivo korisna u računalstvu, biologiji, optici, pa čak i u igrama na sreću. Sada, intrigantno, ona bi mogla revolucionirati bacanje kockica. Nasumičnost je ključna za digitalnu sigurnost i pravičnu raspodjelu resursa, ističe nedavni rad istraživača s Sveučilišta Colorado Boulder i NIST-a. Međutim, postizanje istinske nasumičnosti gotovo je nemoguće u fizičkom svijetu. “Prava nasumičnost je nešto što ništa u svemiru ne može predvidjeti unaprijed, ” objašnjava fizičar Krister Shalm iz NIST-a. To isključuje klasične primjere poput bacanja kockica i mnogih računalno generiranih “nasumičnih” brojeva, koji su često predvidljivi. Kvantna fizika nudi rješenje za to. Uzmimo eksperiment dvostruke zavjese: temeljnu demonstraciju u kojoj svjetlosni zrak stvara nepredvidljiv uzorak interferencije kada prolazi kroz dvije zavjese. Za razliku od klasične mehanike, položaji čestica su vjerojatnosni, a ne deterministički, što prikazuje pravu kvantnu nasumičnost. Korištenjem Bellovog testa – metode koja filtrira klasična objašnjenja za korelacije pri mjerenjima – kvantna nasumičnost može se potvrditi. Shalm ističe da se ovim korelacijama može proizvesti “najbolji generator nasumičnih brojeva koji svemir dopušta. ” Ali kako potvrditi autentičnost takve nasumičnosti? Potvrda je teška jer mnogi sepiski izgledaju nasumično, ali nisu, a prava nasumičnost često je kontraintuitivna. Rješenje leži u naprednom Bellovom testu bez rupa koji mjeri korelacije između parova fotona pod uvjetima koji isključuju klasično imitiranje. NIST je upotrijebio ovu tehniku 2018. za generiranje potvrdivih nasumičnih brojeva. Peter Bierhorst, matematičar u NIST-u, nazvao ju je “sigurnosnim uređajem” koji osigurava da nitko ne može predvidjeti njihove brojeve.

Za razliku od predvidljivih okretanja novčića, kvantna nasumičnost proizvodi statističke korelacije jedinstvene za kvantne sustave. Unatoč učinkovitosti, ovaj pristup je složen i spor, a ključni faktor je jedan izvor, ranjiv na potencijalno mijenjanje bez detekcije. Kao odgovor, suautor Gautam Kavuri zagovara “zaista paranoidni način” garantiranja nasumičnosti – nešto toliko robusno da bi bilo potrebno brže-od-svjetlosti komuniciranje za lažiranje. U tome pomaže CURBy (Colorado University Randomness Beacon), moćan novi alat kojeg su razvili NIST i Sveučilište Colorado Boulder, s ciljem donošenja kvantne nasumičnosti izvan laboratorija i u funkciji za javnost. CURBy generira nasumične brojeve oko 15 milijuna puta svakog minuta, stvarajući opsežnu bazu podataka koja se obrađuje i daje 512 nasumičnih bitova za manje od sedam minuta – što je jednako 2^512 (155 znamenki) mogućih rezultata. NIST to naziva “najboljim okretom novčića u svemiru. ” No, proizvodnja nasumičnih brojeva je tek pola priče; njihova potvrda je jednako važna. Tim je razvio Twine, protokol temeljen na isprepletenim hash lancima u hash grafu – sofisticiranoj verziji blockchaina. Svaki novi blok podataka (predstavnik koraka u generiranju brojeva) je kriptografski povezan s prethodnim blokovima, što čini neotkriveni mijenjanje vrlo teško. Osim toga, Twine povezuje hasheve iz više neovisnih lanaca, tvoreći usmjereni aciklički graf. Svaka zlonamjerna promjena u jednom lancu narušava dosljednost u drugim, čineći lažiranje gotovo nemogućim. Ova mreža postaje jača što joj se pridružuje više neovisnih sudionika. CURBy svoje nasumične brojeve emitira putem javne web stranice, omogućavajući svakome provjeru integriteta podataka. Asistent za istraživanje Jasper Palfree opisuje to kao “tapiseriju povjerenja, ” “mrežu nasumičnosti na koju svi pridonose, ali je nitko ne kontrolira. ” Takva otvorenost i规模 prikladni su za primjene poput odabira porota ili javnih lutrija, osiguravajući pravednost i transparentnost. Rješenje predstavlja i elegantan spoj praktične korisnosti s složenim kvantnim fizikalnim izazovom. Kao što Kavuri kaže, “NIST je mjesto gdje imate tu slobodu da slijedite ambiciozne projekte koji će vam istovremeno biti i korisni. ”