Nem bántva Einsteint, de bizonyosan tévedett a kvantumelmélettel kapcsolatban – az nemcsak kitartott, hanem értékes eszközzé vált a számításokban, biológiában, optikában és még szerencsejátékokban is. Most, ami izgalmas, az lehet, hogy forradalmasítja a kockadobásokat. A véletlenszerűség alapvető a digitális biztonság és az igazságos erőforrás-megosztás szempontjából – olvasható egy nemrég megjelent kutatói cikkben a Colorado Boulder Egyetem és a NIST munkatársaitól. Azonban a valódi véletlenszerűség elérése szinte lehetetlen a fizikai világban. „Az igaz véletlenszerűség olyan, amit semmi az univerzumban nem képes előre megjósolni” – magyarázza a NIST fizikusát, Krister Shalm. Ez kizárja az olyan klasszikus példákat, mint a kockadobás vagy sok számítógép által generált „véletlenszámok”, amelyek gyakran kiszámíthatóak. A kvantumfizika erre kínál megoldást. Vegyük a kettes résessel kísérletet: egy alapvető bemutató, ahol egy fényáram véletlenszerű interferencia mintázatot hoz létre, amikor két résen áthalad. Ellentétben a klasszikus mechanikával, az részecskék helyei valószínűség alapúak, nem determinisztikusak, így valódi kvantum véletlenszerűséget mutatnak. A Bell-választással – amely módszer kizárja a klasszikus magyarázatokat a mérési összefüggésekre – ez a kvantumvéletlenszerűség igazolható. Shalm megjegyezte, hogy ezeknek az összefüggéseknek a kihasználásával lehet előállítani „a legjobb véletlenszám-generátort, amit az univerzum kínál”. De hogyan lehet ellenőrizni egy ilyen véletlenszerűség hitelességét? Az ellenőrzés nehéz, mert sok szekvencia látszólag véletlenszerű, de nem az, és a valódi véletlenszerűség sokszor ellentmondásos a logikánk számára. A megoldás egy fejlett, hibátlan Bell-vizsgálatban rejlik, amely mérni tudja a párhuzamos fotonok közötti összefüggéseket olyan körülmények között, amelyek kizárják a klasszikus utánozást. A NIST 2018-ban alkalmazta ezt a technikát, hogy hitelesíthető véletlenszámokat állítson elő.

Peter Bierhorst, a NIST matematikusa ezt „hibamentesnek” nevezte, amely garantálja, hogy senki sem jósolhatja meg a számaikat. Ellentétben a kiszámítható érmefeldobással, a kvantumvéletlenszerűség statisztikai összefüggéseket hoz létre, amelyek kizárólag kvantum rendszerek sajátjai. Bár hatékonynak bizonyul, ez a módszer bonyolult és lassú, és egyetlen forrásra támaszkodik, ami veszélybe kerülhet a manipulálás lehetősége miatt anélkül, hogy észrevennénk. Ennek ellensúlyozására Gautam Kavuri társszerző „nagyon paranoiás” módszert javasol a véletlenszerűség biztosítására – olyat, ami annyira robusztus, hogy hamisítani is csak fénysebességnél gyorsabb kommunikációval lehetne. Bemutatkozik a CURBy (Colorado University Randomness Beacon), egy erőteljes új eszköz, amit a NIST és a Colorado Boulder fejlesztett ki, hogy a kvantumvéletlenszerűséget a laboratóriumon kívül, nyilvános célokra hozza el. A CURBy percenként mintegy 15 millió véletlenszerű számot generál, így hatalmas adathalmazt hoz létre, amit feldolgoznak, és kevesebb mint hét perc alatt 512 pixeles véletlenszerű adatot ad – ez 2^512 (egy 155 jegyből álló szám) lehetséges kimenetnek felel meg. A NIST ezt a „legtökéletesebb érmefeldobásnak” nevezi az univerzumban. Azonban a véletlenszámok előállítása csak a felük; azok hitelesítése ugyanilyen fontos. A csapat kifejlesztett egy Twine nevű protokollt, amely összefonja hash-láncokat egy összetett blokklánc-szerű gráfba. Minden új adatblokk (amely a véletlenszám-generálás egy lépését képviseli) kriptografikusan összekapcsolódik a korábbi blokkokkal, így lehetetlen észrevétlenül manipulálni az adatokat. Ezen túl, a Twine több független lánc hash-eit összeköti, így egy irányított ciklikus gráfot hoz létre; ha egy láncban valami rosszul történik, az kiválthatja a többi lánc összhangjának megbomását, így szinte lehetetlen észrevétlenül hamisítani. Ez a hálózat egyre erősebb lesz, ahogy több független résztvevő csatlakozik. A CURBy nyilvánosan közzéteszi a véletlenszámokat, így bárki ellenőrizheti az adatok hitelességét. Jasper Palfree kutatási segéd ezt „egy bizalom hálójának” nevezte, egy „bizalmi hálózatnak, amihez mindenki hozzájárul, de senki nem irányít”. Az ilyen nyitottság és skála kiválóan alkalmas például bírósági kiválasztásra vagy közvélemény-kutatásokra, biztosítva a tisztességet és az átláthatóságot. Ez a megoldás egy elegáns összhangot teremt a praktikus hasznosság és a bonyolult kvantumfizikai kihívás között. Ahogy Kavuri hangsúlyozza, „a NIST egy olyan hely, ahol szabadon követhetsz ambiciózus projekteket, amelyek ugyan kihívást jelentenek, de ugyanakkor valami hasznosat is adnak. ”