تصادف واقعی از دل کوانتوم؛ وقتی جهان تاس می‌ریزد!
دانشمندان برای نخستین‌بار موفق شدند از راز‌های درهم‌تنیدگی کوانتومی، اعدادی کاملاً تصادفی و غیرقابل‌پیش‌بینی استخراج کنند.
موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) با همکاری دانشگاه کلرادو بولدر، موفق به ساخت نخستین سامانه تولید اعداد تصادفی بر پایه درهم‌تنیدگی کوانتومی شده است؛ روشی که امکان پیش‌بینی‌پذیری را برای هیچ موجودیتی در جهان باقی نمی‌گذارد و اکنون به‌صورت عمومی و رایگان در دسترس قرار گرفته است.
معرفی فانوس تصادفی کوانتومی CURBy
به گزارش science tech daily این سامانه که با نام «فانوس تصادفی دانشگاه کلرادو» (CURBy) شناخته می‌شود، هر روز اعداد تصادفی تولید و از طریق یک وب‌سایت در اختیار عموم قرار می‌دهد؛ اعدادی که می‌توانند در انتخاب منصفانه اعضای هیئت منصفه، قرعه‌کشی‌های عمومی، نمونه‌برداری‌های آماری، ممیزی‌ها و حتی رمزنگاری کاربرد داشته باشند.
در قلب CURBy یک آزمایش بل (Bell test) اجرا می‌شود؛ آزمایشی مبتنی بر خواص درهم‌تنیدگی ذرات کوانتومی که به‌روشنی تصادفی بودن واقعی نتایج را اثبات می‌کند. در این آزمایش، فوتون‌های دوقلویی که درهم‌تنیده هستند اندازه‌گیری می‌شوند؛ ویژگی‌هایی که از دیدگاه فیزیک کلاسیک قابل پیش‌بینی نیست و حتی در فواصل بسیار زیاد نیز به شکل مرموزی به هم وابسته‌اند. آلبرت اینشتین این پدیده را «کنش شبح‌وار از راه دور» می‌نامید.
سیستم «Twine»: تضمین شفافیت و عدم‌دستکاری
برای تضمین امنیت و شفافیت، تیم NIST از سیستمی با نام Twine بهره گرفته که عملکردی مشابه فناوری بلاک‌چین دارد. این سامانه امکان رهگیری و تأیید عمومی هر بیت از داده‌های تولیدشده را فراهم کرده و راه هرگونه دستکاری را می‌بندد.
کریستر شالم، فیزیک‌دان NIST و سرپرست پروژه می‌گوید: «تصادفی واقعی چیزی است که هیچ چیز در جهان قادر به پیش‌بینی آن نیست. اگر واقعاً طبیعت تاس می‌ریزد، ما می‌توانیم این تاس‌ها را برای تولید امن‌ترین اعداد تصادفی ممکن به کار گیریم.»
چرا تصادفی بودن اهمیت دارد؟
اعداد تصادفی نقشی کلیدی در عدالت و امنیت ایفا می‌کنند؛ از قرعه‌کشی و انتخاب‌های منصفانه گرفته تا رمزنگاری در سامانه‌های امنیتی. با این حال، اغلب منابع تولید عدد تصادفی در رایانه‌ها، مبتنی بر الگوریتم‌هایی هستند که فقط «به‌ظاهر» تصادفی‌اند و ممکن است توسط افراد ماهر یا مهاجمان سایبری پیش‌بینی شوند.
پیشرفت اخیر NIST، گامی مهم در جهت تولید اعداد واقعاً غیرقابل پیش‌بینی و قابل تأیید برای همگان است؛ اتفاقی که به گفته شالم، «یکی از نخستین خدمات عمومی است که با بهره‌گیری از برتری کوانتومی قابل اثبات عمل می‌کند.»
اثبات برتری کوانتومی؛ از تئوری تا کاربرد
این پروژه بر پایه آزمایش بل سال ۲۰۱۵ توسط NIST شکل گرفت که یکی از نخستین آزمون‌های کامل و موفق در تأیید تصادفی بودن واقعی مکانیک کوانتومی بود. اکنون، با توسعه CURBy، این آزمایش از محدوده آزمایشگاهی فراتر رفته و به یک سرویس عمومی و کاربردی تبدیل شده است.
شالم می‌افزاید: «کیفیت و منشأ بیت‌های تولیدشده توسط CURBy را می‌توان به‌طور مستقیم تأیید کرد؛ چیزی که هیچ تولیدکننده عدد تصادفی متعارفی توان انجام آن را ندارد.»
