Революция в генерации случайных чисел

Группа физиков из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) объявила о достижении, которое долгое время оставалось теоретической задачей: получении потока данных с математически доказанной идеальной случайностью. Это открытие имеет критическое значение для сферы криптографии, где даже незначительные отклонения в случайных числах могут создать уязвимости.


Проблема предсказуемости в классических системах

На сегодняшний день даже самые совершенные генераторы случайных чисел (ГСЧ) не являются безупречными. Из-за физических особенностей оборудования результаты могут иметь микроскопические статистические перекосы. Хотя для повседневных задач это не является препятствием, для защиты чувствительной информации в цифровом мире требуется абсолютная непредсказуемость.


Метод усиления случайности

Команда ученых под руководством Ренато Реннера и Андреаса Валльраффа предложила инновационный подход, получивший название «усиление случайности». В ходе эксперимента эксперты использовали:

  • Два сверхпроводящих квантовых бита (кубита).
  • Систему глубокого охлаждения до температур, близких к абсолютному нулю.
  • 30-метровую линию связи, обеспечивающую квантовую запутанность между объектами.

Ключевым инструментом проверки стала модифицированная версия теста Белла. С его помощью исследователи убедились, что полученные данные основываются именно на квантовых эффектах, исключая влияние скрытых классических параметров. Примечательно, что даже при использовании несовершенного «входного» генератора специальный алгоритм смог преобразовать данные в поток, обладающий характеристиками математически идеальной случайности.


Значение для будущего информационной безопасности

По словам авторов исследования, теперь появилась возможность не просто имитировать случайность, а подтверждать ее физическую природу. Как отметил Ренато Реннер, такая случайность сохранит свои свойства вне зависимости от того, какие методы обработки данных будут доступны в будущем.


«Данное достижение можно сравнить с появлением атомных часов для измерения времени. Квантовые системы способны стать новым эталоном случайности для критически важных инфраструктур, включая блокчейн-технологии, системы цифровых подписей и протоколы шифрования», — подчеркивают эксперты.

Использование таких квантовых генераторов позволит исключить предсказуемость, которая часто становится «ахиллесовой пятой» даже в самых защищенных современных сетях.