Ključni izazov nije stvoriti brojeve koji deluju nasumično, već dokazati da niko nije mogao predvideti ishod. Sada je tim fizičara sa švajcarskog univerziteta ETH Cirih to razrešio koristeći jednu od najčudnijih pojava kvantne mehanike: kvantnu isprepletenost.
Stvaranje istinske, dokazivo nepredvidljive nasumičnosti, jedan je od najvećih izazova u fizici. Nemoguće je utvrditi je li nešto doista nasumično samo na temelju rezultata. Kockice mogu imati nesavršenosti što utiču na bacanje, računarski generatori slede algoritme, a čak i bacanje novčića zavisi od fizičkih sila koje bi se teoretski mogle predvideti. Ključni izazov nije stvoriti brojeve koji deluju nasumično, već dokazati da niko nije mogao predvideti ishod. Sada je tim fizičara sa švajcarskog univerziteta ETH Cirih to razrešio koristeći jednu od najčudnijih pojava kvantne mehanike: kvantnu isprepletenost, piše Science Alert.
„Dobijeni niz nula i jedinica sada je doista savršeno nasumičan, a to možemo i potvrditi”, ističe fizičar Renato Rener sa ETH-a. Nasumičnost je temelj moderne bezbednosti jer upravo ona čini lozinke, autentifikacione kodove i enkripcijske ključeve teškima za pogađanje. To je razlog zašto će generatori lozinki stvoriti besmislen niz znakova, a ne nešto predvidljivo. Ulozi su, međutim, znatno veći od zaštite korisničkih računa i sežu do međunarodne sigurnosti. Nedavni primeri to potvrđuju, poput ranjivosti programa PuTTY iz 2024, gde je jedan od najraširenijih SSH klijenata na svetu imao grešku u stvaranju nasumičnih brojeva za kriptografske potpise.
Ne treba zaboraviti ni grešku na AMD Zen 5 procesorima iz 2025, zbog koje je hardverska instrukcija za generiranje nasumičnih brojeva stvarala predvidljive vrednosti, lažno izvještavajući o uspehu. Ako kod nije savršeno nasumičan, napadačima ga je lakše razotkriti. „Svaki konvencionalni elektronski uređaj, poput telefona ili računara, potpuno je deterministički”, objasnio je Rener. „Zato je računaru ili bilo kojem drugom elektronskom uređaju zapravo vrlo teško generisati nasumičnu vrednost.” Da bi to rešili, istraživači su se okrenuli kvantnom eksperimentu poznatom kao Belov test.
Stvorili su par isprepletenih kvantnih bitova ili kubita, koje su razdvojili na udaljenost od 30 metara i ohladili na temperaturu blizu apsolutne nule. Isprepletene čestice su one koje pri merenju pokazuju sličnosti koje se ne mogu objasniti klasičnom fizikom. Merenja sprovedena na kubitima proizvela su toliko snažne korelacije da se nisu mogle objasniti skrivenim pravilima ili unapred programiranim ponašanjem. Ovo postignuće zahtevalo je značajna tehnička poboljšanja stabilnosti i brzine eksperimenta, što je omogućilo da se izvede više od milijardu Belovih testova u otprilike devet sati. Dok su pređašnji kvantni generatori mogli proizvesti vrlo nasumične rezultate, i dalje su zavisili od pouzdanosti hardvera i savršenih početnih uslova.
Tim iz Ciriha je umesto toga demonstrirao takozvano pojačavanje nasumičnosti. Namerno su krenuli s nesavršenom nasumičnošću i pretvorili su je u nasumičnost za koju se može potvrditi da je savršeno nepredvidljiva. „Ključno je”, pišu u svojem naučnom radu, „da je pojačavanje nasumičnosti nemoguće isključivo klasičnim sredstvima”. Rezultat je sistem sposoban da generiše dokazivo savršenu nasumičnost, čak i kada se krene od manjkave ili nesavršene.
Sistem je takođe nezavisan od uređaja, što znači da nasumičnost ne zavisi o poverenju u sam hardver, već od kvantnog ponašanja uočenog u eksperimentu. Dugoročno, istraživači kažu da bi mogao imati istu funkciju koju atomski satovi imaju za merenje vremena – postati fizički sertifikovan izvor nasumičnosti prema kojem se drugi mogu meriti i postavljati.
„Tehnička poboljšanja omogućila su da prvi put stvorimo nasumične brojeve koji će zauvek ostati savršeno nasumični, bez obzira na to koje se analitičke metode koriste za procenu njihove nasumičnosti”, zaključuje Rener. Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature.
(Ilustracija Andreas Volraf i Renato Rener/Kilijan Kesler/ETH Cirih)
(Indeks)