Исследовательская группа из ETH Zürich (открывается в новом окне) в Швейцарии в ходе эксперимента преобразовала условно случайные результаты в идеально случайные с помощью теста, теоретически разработанного еще в 1964 году. Для этого два квантовых компьютера, каждый состоящий всего из одного кубита, были соединены через 30-метровую трубку — достаточно длинную, чтобы кубиты даже на скорости света не успели обменяться информацией.
Установка, воспроизводящая так называемый тест Белла, работает как усилитель случайности. Тест Белла изначально был разработан для доказательства квантовой запутанности двух частиц, что в 1982 году действительно удалось и в итоге принесло участникам Нобелевскую премию.
Исследовательская группа ETH использует именно эту идею и квантовую запутанность, чтобы превратить несовершенный генератор случайных чисел в совершенный. Работа описана в публикации в журнале Nature (открывается в новом окне).
Устранение системных ошибок
Для случайного ввода 0 и 1 используется лазер. Однако у него, как и у всех макроскопических генераторов случайных чисел, где-то присутствует системная ошибка. Один из ответственных авторов, Ренато Реннер, упрощенно описывает это так: «Это может показаться странным, но создать идеальную монету или идеальный кубик практически невозможно».
Созданные на одном кубите состояния передаются на второй кубит через квантовую запутанность с помощью фотонов. Кроме того, используется специально разработанный алгоритм для дальнейшего улучшения несовершенного случайного процесса.
Благодаря расстоянию между двумя кубитами обмен информацией может произойти только после измерения. Результатом являются идеальные случайные числа, которые, по словам Реннера, останутся идеальными навечно, поскольку основаны исключительно на квантово-механических процессах. Таким образом, распределение 0 и 1 равномерно, но их точная последовательность полностью случайна.
Эти числа планируется использовать для шифрования коммуникаций, в лотереях или блокчейн-приложениях. Также на этой работе в будущем может основываться квантово-защищенная связь. Вскоре ETH Zürich планирует предоставлять идеальные случайные числа в виде платного веб-сервиса.