Walang masyadong insulto kay Einstein, ngunit mali siya tungkol sa quantum theory—hindi lamang ito tumagal kundi naging napakahalaga sa larangan ng computing, biology, optics, at maging sa mga laro ng pagkakataon. Ngayon, nakakaintriga, maaaring magdala ito ng rebolusyon sa paraan ng paghagis ng dice. Mahalaga ang randomness para sa digital security at patas na pamamahagi ng yaman, ayon sa isang kamakailang papel mula sa mga mananaliksik sa University of Colorado Boulder at NIST. Gayunpaman, halos hindi posible makamit ang tunay na randomness sa pisikal na mundo. “Ang tunay na randomness ay isang bagay na walang bagay sa uniberso ang makakapag-predict nang pauna, ” paliwanag ni NIST physicist Krister Shalm. Ito ang nagtatanggal sa mga klasikong halimbawa tulad ng paghagis ng dice at marami sa mga computer-generated na “random” na numero, na madalas mapagkakatiwalaan o mapagkukumpara. Nag-aalok ang quantum physics ng paraan para dito. Halimbawa, ang double-slit experiment: isang pangunahing demonstrasyon kung saan ang isang sinag ng ilaw ay lumilikha ng isang unpredictable interference pattern kapag dumaan sa dalawang slit. Hindi tulad ng klasikong mekanika, ang mga lokasyon ng mga particle ay probabilistiko, hindi deterministic, na nagpapatunay ng tunay na quantum randomness. Gamit ang Bell test—isang pamamaraan na nag-filter ng mga klasikong paliwanag para sa mga measurement correlation—maaring mapatunayan ang quantum randomness. Binanggit ni Shalm na ang paggamit ng mga correlation na ito ay maaaring makabuo ng “pinakamagandang random number generator na pinapayagan ng uniberso. ” Pero paano mapapatunayan ang katotohanan ng ganitong randomness? Mahihirap ang verification dahil maraming sequences ang mukhang random ngunit hindi, at ang tunay na randomness ay kadalasang nakakalito. Ang solusyon ay nasa isang advanced na loophole-free Bell test na sumusukat sa mga correlation sa pagitan ng mga pares ng photon sa mga kundisyong hindi kaya ng klasikong pamamaraan. Ginamit ito ng NIST noong 2018 upang makabuo ng mga certifiable na random numbers. Inilarawan ni Peter Bierhorst, isang mathematician sa NIST, ito bilang isang “fail-safe” na paraan na nagsisiguro na walang makakapag-predict sa kanilang mga numero.

Hindi tulad ng predictable na head-or-tails, ang quantum randomness ay nagbubunga ng mga statistical correlation na natatangi sa quantum systems. Sa kabila ng bisa nito, ang pamamaraang ito ay kumplikado at mabagal, at nakasalalay sa isang pinagkukunan lamang, na maaaring maapektuhan nang hindi napapansin. Upang labanan ito, sinuportahan ni coauthor Gautam Kavuri ang “isang talagang mapanuring paraan” upang makatiyak sa randomness—isang bagay na sobrang matibay na ang pandaraya dito ay mangangailangan ng komunikasyong mas mabilis kaysa liwanag. Dumating ang CURBy (Colorado University Randomness Beacon), isang makapangyarihang bagong kasangkapan na binuo ng NIST at University of Colorado Boulder upang mailabas ang quantum randomness mula sa laboratoryo bilang isang pampublikong serbisyo. Ang CURBy ay gumagawa ng mga random na numero ng humigit-kumulang 15 milyon bawat minuto, na naglilikha ng napakalaking dataset na ipinapadala para sa pagproseso at nagbibigay ng 512 na random bits sa loob ng mas mababa sa pitong minuto—katumbas ng 2^512 (mga 155 digit na numero) na posibleng resulta. Tinatawag ito ng NIST na “pinakamagandang coin flip ng uniberso. ” Ngunit ang paggawa ng mga random na numero ay kalahati lang ng laban; napakahalaga rin ang verification. Bumuo ang koponan ng Twine, isang protocol na nakabatay sa pag-iisa-isa ng mga hash chain sa isang hash graph—isang mas sopistikadong bersyon ng blockchain. Ang bawat bagong data block (na kumakatawan sa isang hakbang sa pagbuo ng numero) ay cryptographically na konektado sa mga naunang block, na nagpapahirap sa hindi napapansin na pandaraya. Dagdag pa, ang Twine ay nagkakalink ng mga hash mula sa iba't ibang independiyenteng mga chain, na bumubuo ng isang directed acyclic graph. Ang anumang masamang pagbabago sa isang chain ay nagwawasak ng consistency sa iba, halos hindi mapapansin ang pandaraya. Lumalakas ang ganitong interconnected na network habang maraming independiyenteng partido ang sumasali. Inilalathala ng CURBy ang mga random nitong numero sa isang pampublikong website, na nagbibigay-daan sa sinuman na mapatunayan ang integridad ng datos. Inilarawan ni Jasper Palfree, isang research assistant, ito bilang “isang tapeterya ng tiwala, ” isang “network ng randomness na lahat ay nag-aambag ngunit walang isang indibidwal ang may kontrol. ” Ang ganitong pagiging bukas at lawak ay angkop sa mga aplikasyon tulad ng pagpili ng jury o pampublikong lotto, na nagsisiguro ng patas at transparent na proseso. Ang solusyon ay nagdudulot din ng isang eleganteng pagsasanib ng praktikal na gamit at isang komplikadong hamon sa quantum physics. Bilang pahayag ni Kavuri, “Ang NIST ay isang lugar kung saan mayroon kang libreng panghuhusga na salungat sa mga ambisyosong proyekto ngunit magbibigay din sa iyo ng isang kapaki-pakinabang na bagay. ”