Швейцарские физики впервые получили последовательность чисел, которую можно считать по-настоящему случайной и принципиально непредсказуемой. Для этого ученые использовали квантовую запутанность — одно из самых загадочных явлений квантовой механики. Работа опубликована в журнале Nature.
Случайные числа лежат в основе современных систем шифрования, генераторов паролей и цифровой безопасности. Однако доказать, что последовательность действительно случайна, чрезвычайно сложно. Даже подбрасывание монеты или бросок игральной кости подчиняются законам физики и теоретически могут быть предсказаны при наличии достаточной информации.
Исследователи решили использовать для решения этой проблемы квантовую механику. Они создали пару квантовых битов — кубитов, расположенных на расстоянии 30 метров друг от друга и охлажденных почти до абсолютного нуля.
Кубиты находились в состоянии квантовой запутанности. Это означает, что результаты измерений одного объекта оказываются связаны с результатами измерений другого способом, который невозможно объяснить классической физикой.
Чтобы проверить наличие такой связи, ученые провели более миллиарда специальных измерений в рамках так называемого теста Белла. Эксперимент продолжался около девяти часов. Полученные корреляции оказались настолько сильными, что их нельзя было объяснить скрытыми правилами или заранее заданными алгоритмами. Именно это позволило исследователям подтвердить подлинную случайность генерируемых чисел.
Особенность новой работы заключается в том, что ученые начали не с идеально случайных данных, а с последовательности, которая могла содержать небольшие ошибки и предсказуемые элементы. Затем с помощью квантового процесса они преобразовали ее в последовательность, случайность которой удалось строго доказать.
Авторы считают, что в будущем подобные системы могут стать своеобразным эталоном случайности, аналогично тому, как атомные часы служат эталоном времени. Это позволит создавать более надежные криптографические системы и повысить безопасность цифровой инфраструктуры.
Ранее физики впервые создали кристалл, одновременно похожий на металл и стекло.
