物理学者、画期的な量子実験で「完全なランダム性」を達成

チューリッヒ工科大学の研究者らは、複雑な超伝導量子ビットを使用して「完全なランダム性」を作り出す手段を実証した。

真のランダム性を作り出すのは非常に困難です。最も洗練された乱数生成器であっても、わずかなバイアスが含まれる可能性があります。ほとんどの日常的な使用では、これらのバイアスは無害ですが、暗号化 – 暗号化システムのセキュリティが予測不能性に依存している場合、最も微妙なパターンであっても悪用可能な弱点となる可能性があります。

従来の乱数生成器は多くの場合、フォトンの動作などの物理プロセスに依存しますが、これらのシステムには依然としてわずかに偏りがある可能性があり、一部の数値が他の数値よりも頻繁に出現する偏りを示すことがあります。 ETH チームのアプローチは、量子もつれを利用してランダム性をこの限界を超えています。

実験は、ほぼ温度まで冷却された2つの超電導チップを中心に展開します。絶対零度。各チップは、バイナリビットに相当する量子ビットとして機能します。チップは過冷却された 98 フィート (30 メートル) のチューブで接続されており、マイクロ波光子がチップ間を通過してもつれを生じさせることができます。」恐ろしい量子状態ここで、2 つの粒子をリンクすると、一方の測定がすぐに他方に影響を与えることができます。

研究者らは、量子ビット間の距離を約100フィートに保つことで、測定中に光速の信号であっても結果に影響を与えるほどの速度で量子ビット間を移動できないことを保証した。量子物理学の言葉で言えば、これはもつれの完全性を維持し、不要な通信によってランダム性が損なわれるのを防ぐのに役立ちます。

次にチームは、量子ビットの測定基準を選択するために、不完全な乱数生成器から始めました。量子測定後、特別なアルゴリズムを使用して結果のランダム性を高めました。重要なアイデアは、量子システムが入力のバイアスを除去し、検証可能なランダムな 0 と 1 の出力シーケンスを生成できるということです。つまり、そのランダム性は標準的な統計テストから単に仮定または推測されるものではありません。