Hakuna dhihaka kwa Einstein, lakini hakika alikosea kuhusu nadharia ya quantum—haijavunjika tena bali imekuwa na umuhimu mkubwa katika kompyuta, biolojia, optiki, na hata michezo ya bahati nasibu. Sasa, kwa kusisimua, inaweza kuleta mapinduzi ya matokeo ya punje za umbo la nafu. Uwezo wa bahati nasibu ni muhimu kwa usalama wa kidijitali na usambazaji wa rasilimali kwa usawa, anaandika karatasi ya hivi karibuni ya watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Colorado Boulder na NIST. Hata hivyo, kufikia bahati nasibu halisi ni karibu kuwa jambo lisilowezekana katika dunia ya kihifadhi. “Bahati nasibu ya kweli ni kitu ambacho hakuna katika ulimwengu huu kinachoweza kutabiri kabla, ” anafafanua mtaalamu wa fizikia wa NIST, Krister Shalm. Hii inatupiliwa mbali na mifano ya kale kama matokeo ya kete na nambari nyingi zinazozalishwa na kompyuta “za bahati nasibu, ” ambazo mara nyingi ni zinazotabirika. Fizikia ya quantum hutoa njia ya kuipata. Chukua mfano wa majaribio ya slit mbili: onyesho la msingi ambapo miale ya mwanga huunda muundo usioelezeka wa kuvunjika kwa interference wakati inapita kupitia slit mbili. Tofauti na mechanics ya kawaida, maeneo ya chembe ni ya uwezekano, si ya thabiti, yakionyesha bahati nasibu halisi ya quantum. Kwa kutumia jaribio la Bell—njia inayochuja maelezo ya kitamaduni kuhusu uhusiano wa vipimo—bahati nasibu ya quantum inaweza kuthibitishwa. Shalm anasema kwamba kutumia uhusiano huu kunaweza kuzaa “kizazi bora zaidi cha nambari za bahati nasibu kinachoruhusiwa na ulimwengu. ” Lakini, mtu anawezaje kuthibitisha uhalali wa bahati nasibu kama hiyo? Uthibitishaji ni vigumu kwa sababu mfululizo mwingi huonekana kuwa wa bahati nasibu lakini si wa kweli, na bahati nasibu halisi mara nyingi ni isiyotarajiwa kwa akili. Suluhisho linapatikana kwa jaribio la Bell lisilo na uadui wa kiufundi—linalopima uhusiano kati ya fotoni za wenzao kwa hali zinazozuia ulinganifu wa kitamaduni. NIST walitumia mbinu hii mwaka 2018 kutoa nambari za bahati nasibu zinazoweza kuthibitishwa. Peter Bierhorst, mtafiti wa NIST, anaiita “kifaa cha kujikinga dhidi ya makosa” ambacho hakufanyi mtu aweze kutabiri nambari zake.

Tofauti na kurushwa kwa sarafu inayotabirika, bahati nasibu ya quantum hutoa uhusiano wa takwimu wa kipekee kwa mifumo ya quantum. Licha ya ufanisi wake, njia hii ni ngumu na pole, na inategemea chanzo kimoja pekee, ambacho kinaweza kuharibika bila kugundulika. Ili kuzuia hili, mwandishi mwenza Gautam Kavuri anashauri njia “ya kuwa na wasiwasi sana” ili kuhakikisha bahati nasibu—kitu chenye nguvu mno kiasi cha kuwa na uongozi wa uhalifu wa akili wa haraka kuliko mwendo wa mwanga. Ingizo la CURBy (Colorado University Randomness Beacon), ni zana mpya yenye nguvu iliyotengenezwa na NIST na Chuo Kikuu cha Colorado Boulder ili kuleta bahati nasibu ya quantum nje ya maabara kama manufaa kwa umma. CURBy huzalisha nambari za bahati nasibu takribani mara 15 milioni kila dakika, na kutoa seti kubwa ya data inayotumwa kwa usindikaji na kuzaa bits 512 za bahati nasibu baada ya takribani dakika saba—mazingira sawa na matokeo 2^512 (nambari ya tarakimu 155). NIST inaita hii “kushughulika kwa mpekua bora zaidi wa sarafu ya ulimwengu. ” Lakini kuzalisha nambari za bahati nasibu ni sehemu moja tu ya hadithi; kuzipatia uhakika ni sawa muhimu. Timu ya watafiti iliundia Twine, mkataba wa msingi wa kuunganisha minyororo ya usimbaji wa nusu kwa grafu ya hash—toleo la kipekee la blockchain. Kila kipande kipya cha data (kinachoashiria hatua ya kuzalisha nambari za bahati nasibu) huunganishwa kimya na minyororo iliyotangulia, kufanya udanganyifu usioonekana kuwa mgumu sana. Zaidi ya hayo, Twine huunganisha minyororo mingi hutoa grafu ambayo haitiririka nyuma, nayo ni ya kiapo kisichobadilika. Mabadiliko mabaya kwenye mnyororo mmoja huharibu muingiliano wa majirani zake, na kufanya uongozi usioweza kugundulika kuwa karibu haiwezekani. Mtandao huu wa kuunganishwa unakua nguvu zaidi kadri wadau huru wanajumuika. CURBy hueneza nambari zake za bahati nasibu kupitia tovuti ya umma, kuruhusu kila mtu kukagua uadilifu wa data. Jasper Palfree, mshiriki wa utafiti, anaiita “nyuzi za imani, ” “mtandao wa bahati nasibu ambao kila mtu anachangia lakini hakuna anayeudhibiti kabisa. ” Uwazi na uwazi wa kiwango hiki vinaboresha matumizi kama uajiri wa majaji au bahati nasibu za umma, kuhakikisha haki na uwazi. Suluhisho hili pia ni muungano wa mazoea ya vitendo na changamoto ngumu za fizikia ya quantum. Kama Kavuri anavyothibitisha, “NIST ni mahali pa kuwa na uhuru wa kufanikisha miradi yenye ndoto kubwa lakini pia itakuletea vitu vya maana. ”