Nemám žiadne výhrady voči Einsteinovi, ale určite sa mýlil ohľadom kvantovej teórie — tá nielenže prežila, ale sa ukázala ako neoceniteľná v oblastiach výpočtovej techniky, biológie, optiky a dokonca hazardných hier. A zaujímavo, môže dokonca revolučne zmeniť hádzanie kociek. Náhodnosť je kľúčová pre digitálnu bezpečnosť a spravodlivé rozdeľovanie zdrojov, upozorňuje nedávny článok výskumníkov z University of Colorado Boulder a NIST. Dosiahnuť však skutočnú náhodnosť je takmer nemožné v fyzickom svete. „Skutočná náhodnosť je niečo, čo nič v vesmíre nedokáže predpovedať vopred, “ vysvetľuje fyzik NIST Krister Shalm. To vylučuje klasické príklady ako hod kockou či mnohé počítačom generované „náhodné“ čísla, ktoré sú často predvídateľné. Kvantomová fyzika ponúka spôsob, ako sa tomu vyhnúť. Vezmime si experiment s dvoma priestormi – takzvaný experiment s dvojitým štítom: základná demonstrácia, kde svetelný lúč vytvára nepravidelný interference vzor, keď prechádza dvoma štítmi. Na rozdiel od klasickej mechaniky sú polohy častíc pravdepodobnostné, nie deterministické, čo ukazuje na skutočnú kvantovú náhodnosť. Pomocou Bellovho testu – metódy, ktorá odfiltruje klasické vysvetlenia korelácií meraní – je možné overiť kvantovú náhodnosť. Shalm upozorňuje, že využitím týchto korelácií je možné vytvoriť „najlepší generátor náhodných čísel, aký vesmír umožňuje. “ Ale ako môžeme overiť pravosť takejto náhodnosti? Overenie je zložité, pretože veľa sekvencií sa na prvý pohľad zdá náhodných, ale nie sú, a skutočná náhodnosť je často protiintuitívna. Riešením je pokročilý Bellov test bez loopholes, ktorý meria korelácie medzi pármi fotónov za podmienok vylučujúcich klamlivé klasické vysvetlenia. NIST v roku 2018 použil túto metódu na generovanie overiteľných náhodných čísel. Matematik NIST Peter Bierhorst to opísal ako „zabezpečenie, ktoré nikto nemôže predvídať. “ Na rozdiel od predvídateľných flipov mincí, kvantová náhodnosť vytvára štatistické korelácie unikátne pre kvantové systémy. Napriek jej účinnosti je však tento prístup zložitý, pomalý a kriticky závisí od jedného zdroja, ktorý je náchylný na manipuláciu bez zistiteľnosti.

Preto spoluautor Gautam Kavuri propaguje „veľmi paranoidný spôsob“ zabezpečenia náhodnosti — niečo natoľko robustné, že falšovanie by vyžadovalo komunikáciu rýchlejšiu ako svetlo. Vstúpila technológia CURBy (Colorado University Randomness Beacon), mocný nový nástroj vyvinutý NIST a University of Colorado Boulder, ktorý má priviesť kvantovú náhodnosť mimo laboratórií ako verejný dobr. CURBy generuje približne 15 miliónov náhodných čísel za minútu, pričom vytvára obrovský dataset odosielaný na spracovanie a po menej než sedem minútach produkuje 512 náhodných bitov — čo je ekvivalent 2^512 (155-miestne číslo) možných výsledkov. NIST to nazýva „najlepším kockovým hodom vesmíru. “ No vytváranie náhodných čísel je iba polovica; ich overenie je rovnako dôležité. Tím vyvinul Twine, protokol založený na prepletení hash reťazcov do hash grafu — sofistikovanej varianty blockchainu. Každý nový blok dát (reprezentujúci krok v generovaní čísla) je kryptograficky prepojený s predchádzajúcimi, čím je extrémne ťažké nepozorovane manipulovať. Navyše, Twine prepojuje hashe z viacerých nezávislých reťazcov, tvorí orientovaný acyklický graf. Akákoľvek škodlivá zmena v jednom reťazci naruší konzistentnosť v ostatných, čím je takmer nemožné nepozorovane falošovať. Táto prepojená sieť rastie s naberaním ďalších nezávislých účastníkov. CURBy vysiela svoje náhodné čísla cez verejnú webovú stránku, pričom umožňuje komukoľvek overiť integritu dát. Asistent výskumu Jasper Palfree to opisuje ako „tapisériu dôvery, “ sieť náhodnosti, do ktorej každý prispieva, ale nikto ju nemá plne pod kontrolou. Takáto otvorenosť a rozloha sú ideálne pre aplikácie ako výber poroty alebo verejné lotérie, zabezpečujúc férovosť a transparentnosť. Riešenie predstavuje elegantné spojenie praktickej využiteľnosti s komplexnou výzvou kvantovej fyziky. Ako potvrdzuje Kavuri, „NIST je miesto, kde máte tú slobodu sledovať ambiciózne projekty, ktoré vám zároveň prinesú niečo užitočné. “