Nuk kam asnjë ofendim për Einstein-in, por ai padyshim ishte i gabuar për teorinë kuantike—ajo jo vetëm që ka rezistuar, por edhe ka dëshmuar të jetë e vlefshme në fushat e përpunimit të të dhënave, biologjisë, optikës dhe madje edhe në lojërat e fatit. Tani, me interes, mund të revolucionarizojë hedhjen e zarreve. Rëndësia e rastësisë është thelbësore për sigurinë dixhitale dhe ndarjen e drejtë të burimeve, vëren një punim i fundit i kërkuesve në Universitetin e Kolorados Boulder dhe NIST. Megjithatë, arritja e rastësisë së vërtetë është pothuajse e pamundur në botën fizike. "Rastësia e vërtetë është diçka që asgjë në univers nuk mund ta parashikojë paraprakisht, " shpjegon fiziksi NIST, Krister Shalm. Kjo hedh poshtë shembujt klasikë si hedhjet e zarreve dhe shumë numra "rastësorë" të gjeneruar nga kompjuteri, të cilët shpesh janë të parashikueshëm. Fizika kuantike ofron një mënyrë për t’u shpëtuar këtyre kufizimeve. Merrni shembullin e eksperiments me dy vrima: një demonstrim themelor ku një rrezet drite krijon një model ndërhyrjeje të paparashikueshëm kur kalon nëpër dy vrima. Ndryshe nga mekanika klasike, vendndodhjet e grimcave janë probabilistike, jo të determinshme, duke treguar rastësinë e vërtetë kuantike. Duke përdorur një test Bell—një metodë që filtrojnë shpjegimet klasike për korelacionet e matjes—rastësia kuantike mund të certifikohet. Shalm vëren se shfrytëzimi i këtyre korelacioneve mund të sjellë “gjeneratorin më të mirë të numrave rastësorë që universi lejon. ” Por si mund ta konfirmojë dikush autenticitetin e kësaj rastësie? Verifikimi është i vështirë, pasi shumë sekuenca duken të rastësishme por nuk janë, dhe rastësia e vërtetë shpesh është e kundërt me intuitën. Zgjidhja qëndron në një test Bell pa asnjë mundësi mashtrimi, i avancuar që mat korelacionet ndërmjet çiftëve të fotonëve në kushte që përjashtojnë imitimin klasik. NIST përdori këtë teknikë në vitin 2018 për të prodhuar numra të certifikueshëm të rastësishëm. Peter Bierhorst, një matematician i NIST, e përshkroi atë si një “garanci e sigurt” që askush nuk mund të parashikojë numrat e tyre. Ndërsa p. sh.

hedhja e monedhës është e parashikueshme, rastësia kuantike prodhon korelacione statistikore unike për sistemet kuantike. Pavarësisht efikasitetit, kjo qasje është e komplikuar dhe e ngadaltë, dhe varet kritikisht nga një burim i vetëm, i cenueshëm ndaj ndërhyrjeve pa u zbuluar. Për ta shmangur këtë, bashkëautorja Gautam Kavuri sugjeron “një mënyrë shumë paranojake” për të garantuar rastësinë—diçka aq e fortë sa që mashtrimi i saj do të kërkonte komunikim më të shpejtë se dritarja. Hyn CURBy (Shina e Rastësisë së Universitetit të Kolorados), një mjet i ri i fuqishëm i zhvilluar nga NIST dhe Universiteti i Kolorados Boulder për ta sjellë rastësinë kuantike jashtë laboratorit si një mirëpublike. CURBy gjeneron numra rastësorë rreth 15 milion herë në minutë, duke prodhuar një bazë të dhënash të madhe që shkon nëpërmjet përpunimit dhe jep 512 bitë rastësorë brenda më pak se shtatë minutash—i barabartë me 2^512 (një numër me 155 shifra) rezultatet e mundshme. NIST e quan këtë “zarre me monedhë më të mirë të universit”. Por prodhimi i numrave rastësorë është vetëm gjysma e punës; verifikimi i tyre është po aq thelbësor. Ekipa zhvilloi Twine, një protokoll bazuar në ndërthërritjen e zinxhirëve të hash-it në një grafik hash—një variant i sofistikuar i zinxhirit të blokave. Çdo blok i ri i dhënash (që përfaqëson një hap në gjenerimin e numrave rastësorë) lidhet kriptografikisht me blokët e mëparshëm, duke e bërë shumë të vështirë ndërhyrjen pa u duke. Për më tepër, Twine lidh hash-e nga zinxhirë të pavarur, duke krijuar një grafik të përparë jo ciklik. Çdo ndryshim i keq në një zinxhir prish koherencën në të tjerët, duke e bërë mashtrimin të pa mundur pa u zbuluar. Ky rrjet i lidhur bëhet më i fortë ndërsa marrin pjesë më shumë palë të pavarura. CURBy shpërndan numrat e tij rastësorë nëpërmjet një faqeje publike, duke u lejuar gjithkujt ta verifikojë integritetin e të dhënave. Jasper Palfree, ndihmës hulumtues, e përshkroi atë si “një pikturë e besimit, ” një “rrjet rastësie në të cilin të gjithë kontribuojnë por askush nuk ka kontrollin kryesor. ” Këto hapje dhe shkallë të gjerë i përshtaten drejt aplikacioneve si përzgjedhja e jurisë ose lotaritë publike, duke siguruar drejtësi dhe transparencë. Zgjidhja gjithashtu është një përzierje elegante mes një dobishmërie praktike dhe një sfide komplekse të fizikes kuantike. Siç e thekson Kavuri, “NIST është një vend ku ke atë liri për të ndjekur projekte ambicioze por edhe që do të të japin diçka të dobishme. ”