Команда ETH Zurich под руководством криптографа Ренато Реннера связала 2 кубита на расстоянии более 30 метров, чтобы сгенерировать сертифицированную случайность, которую не может предсказать ни одна машина. Исследователи использовали квантовую запутанность и технику двухисточникового экстрактора, чтобы получить поток чисел, сертифицированных физикой, а не допущениями о железе, и их исследовательские результаты были опубликованы в Nature. Эксперимент затрагивает криптографию, гейминг и приложения в области безопасности, обеспечивая непредсказуемость, опирающуюся на квантовую механику, а не на классические псевдослучайные алгоритмы. Работа строится на исследованиях тестов Белла, которые исключают скрытые классические переменные, предлагая то, что команда называет «идеальной игральной костью», чьи выходные данные остаются фундаментально непознаваемыми. Результат усиливает аргумент в пользу квантового преимущества в системах безопасности и бросает вызов детерминистским моделям реальности, демонстрируя, что некоторые исходы строго не поддаются предсказанию.
Команда ETH Zurich демонстрирует сертифицированную квантовую случайность с запутанными кубитами
Эксперимент ETH Zurich запутал 2 кубита с помощью микроволновых фотонов на расстоянии примерно 98 футов внутри 30-метрового туннеля в Цюрихе. Измерения одного кубита коррелировали с другим, но отдельные исходы оставались фундаментально непознаваемыми, как утверждает команда. Сырые результаты тех измерений обработали двухисточниковым экстрактором — техникой, которая очищает слабо случайные входные данные в строго случайные выходные. Заявление опирается на физику, а не на доверие внутренностям устройства: случайность сертифицируется структурой эксперимента и самой квантовой теорией. Их исследовательские результаты опубликованы в Nature и опираются на десятилетия исследований тестов Белла, исключающих скрытые классические переменные.
Криптография и гейминг: приложения, возникающие из энтропии, подкреплённой физикой
Подход отличается от типичных генераторов, которые полагаются на алгоритмы или шум окружающей среды: здесь выход привязан к законам квантовой механики. Непосредственная цель — криптография, где безопасность ключей зависит от непредсказуемости. Банки, облачные провайдеры и аппаратные модули безопасности могут подмешивать эти сертифицированные биты в генерацию ключей, безопасную загрузку и аутентификацию в сценариях повышенного риска, как считают исследователи. Игры и лотереи — тоже кандидаты, но темп внедрения определят масштабирование и стоимость. Исследователи подают результат как доказательство квантового преимущества — области, где классические машины не могут дать эквивалентную гарантию. Для разработчиков и CISO физически подкреплённая энтропия может поднять нижний порог под архитектуры безопасности, зависящие от псевдослучайных начальных значений.
Квантовая механика бросает вызов детерминизму через строго непредсказуемые выходные данные
Результат затрагивает давнюю дискуссию в физике. Если некоторые выходы строго лежат за пределами предсказания, то индетерминизм оказывается встроенным в реальность, а не отражает незнание. Это поддерживает вероятностный взгляд на квантовую механику и сужает пространство для скрыто-детерминистских объяснений, как отмечает команда. Открытие меняет модели риска, показывая, что некоторую неопределённость невозможно «усреднить» — её нужно уважать и использовать.
FAQ
Чего добилась команда ETH Zurich с запутанными кубитами?
Команда ETH Zurich под руководством Ренато Реннера связала 2 кубита на расстоянии 30 метров, чтобы сгенерировать сертифицированную случайность с использованием квантовой запутанности и двухисточникового экстрактора. Система выдаёт биты, которые никто не может предсказать: случайность сертифицирована физикой, а не допущениями о железе, и их исследовательские результаты опубликованы в Nature.
Чем квантовая случайность отличается от традиционных генераторов случайных чисел?
Квантовая случайность опирается на законы квантовой механики, а не на алгоритмы или шум окружающей среды. Подход ETH Zurich использует запутанные кубиты и двухисточниковый экстрактор, чтобы получить строго случайные выходы, сертифицированные структурой эксперимента и квантовой теорией. При этом он опирается на исследования тестов Белла, исключающие скрытые классические переменные.
Почему сертифицированная квантовая случайность важна для криптографии?
Сертифицированная квантовая случайность даёт непредсказуемость, которую не сможет «перепроверить» ни одна машина, что критично для безопасности криптографических ключей. Банки, облачные провайдеры и аппаратные модули безопасности могут использовать эти биты, подкреплённые физикой, для генерации ключей, безопасной загрузки и аутентификации, повышая нижний порог безопасности для архитектур, которые сейчас зависят от псевдослучайных начальных значений.
