Tim sa ETH Zurich demonstrirao je eksperiment koji koristi uplitanje superprovodnih qubita da proizvede ono što autori nazivaju sertifikovanom "savršenom nasumičnošću". Dva čipa povezana su superohlađenom cevčicom od oko 30 m, a qubiti su fizički razmaknuti kako bi se sprečila neželjena komunikacija tokom merenja. Metod koristi neperfektan RNG za izbor baze merenja i algoritam za pojačavanje nasumičnosti, čime se dobija izlazni niz bitova koji istraživači opisuju kao fizički garantovan i prikladan za kriptografske primene.
ETH Zurich Demonstrirao "Sertifikovanu" „Savršenu Nasumičnost“ Uz Kvantno Uplitanje
A random sequence of zeroes and ones. Physicists say they have demonstrated perfect randomness for the first time, overcoming the inherent biases of existing random number generators. | Credit: matejmo via Getty Images
Tim fizičara sa ETH Zurich prikazao je eksperiment koji koristi uplitanje superprovodnih qubita kako bi proizveo ono što autori nazivaju sertifikovanom „savršenom nasumičnošću“. Rezultat bi mogao da postane pouzdan fizički izvor nasumičnih bitova za primene od kriptografije do blockchain sistema.
Kako je izveden eksperiment
Eksperiment se zasniva na dva superprovodna čipa ohlađena blizu apsolutne nule, pri čemu svaki čip funkcioniše kao kvantni bit (qubit). Čipovi su povezani superohlađenom cevčicom dužine oko 30 metara (≈98 stopa), koja omogućava prenos mikro-talasi fotona i uspostavljanje kvantnog uplitanja — stanja u kojem merenje jednog qubita momentalno utiče na drugog.
Da bi unapredili integritet eksperimenta, istraživači su fizički razmakli qubite tako da budu udaljeni približno 30 metara tokom merenja, sprečavajući svaku mogućnost da čak i signali brzinom svetlosti utiču na ishod pre završetka merenja. Ova udaljenost pomaže da se isključi neželjena komunikacija koja bi mogla pokvariti nasumičnost.
Andreas Wallraff and Renato Renner next to the 100-foot link connecting two quantum chips. | Credit: Kilian Kessler / ETH Zurich
Od neperfektnog ulaza do sertifikovane nasumičnosti
Tim je započeo sa nedovoljno savršenim generatorom nasumičnih brojeva koji se koristio za izbor baze merenja. Nakon kvantnog merenja primenjen je poseban algoritam za pojačavanje i "čišćenje" nasumičnosti (randomness amplification / extraction), čime su izmereni rezultati pretvoreni u niz bitova za koji autori tvrde da je sertifikovano nasumičan — tj. da njegova nasumičnost ne zavisi samo od standardnih statističkih testova, već je zagarantovana svojstvima samog kvantnog sistema.
"Naš metod zapravo ne zahteva izračunavanje," rekao je Renato Renner. "Sva nasumičnost generiše se merenjem kvantnih bitova. U tom smislu, računarski trošak našeg pristupa je zanemarljiv u poređenju sa pseudonasumičnim generatorima."
Zašto je to važno
Stvaranje fizički pouzdanog izvora nasumičnosti ima velike implikacije za bezbednost i infrastrukturu: kvalitetna nasumičnost je ključna za kriptografske ključeve, digitalne identitete, sisteme za izvlačenje dobitnika (lutrije) i blockchain aplikacije. Istraživači upoređuju ovaj rezultat sa ulogom atomskog sata — kao standardom na koji drugi sistemi mogu da se oslone.
Moguće primene i ograničenja
Prema autorima, metoda je naročito pogodna za mrežne arhitekture u kojima čvorovi imaju pristup centralizovanom "serveru" koji generiše nasumičnost. Ipak, praktična implementacija zahteva superohlađene uslove i specifičnu kvantnu opremu, što trenutno ograničava široku komercijalnu primenu. Dalji rad i inženjerske optimizacije biće potrebni da bi se tehnologija skalirala i integrisala u postojeće sisteme.
Zaključak: Eksperiment ETH Zurich predstavlja značajan korak ka pouzdanim, sertifikovanim izvorima nasumičnosti zasnovanim na kvantnoj fizici. Iako su potrebni dodatni radovi da bi tehnologija postala široko dostupna, naučni rezultat unapređuje mogućnosti za bezbednije kriptografske i mrežne primene.
Pomozite nam da budemo bolji.
