由 ETH Zurich 一支由密碼學家 Renato Renner 領導的團隊，透過在 30 公尺內連結 2 個量子位元（qubits）來產生經認證的隨機性，使任何機器都無法預測。研究人員使用量子纏結與雙來源萃取器（two-source extractor）技術，產生一串由物理學而非硬體假設所認證的數字；研究成果發表在 Nature。該實驗藉由提供以量子力學為基礎的不確定性，來回應密碼學、遊戲與安全性應用，而不是依賴傳統的偽隨機演算法。這項工作建立在 Bell 測試研究的基礎之上，該研究排除了隱藏的古典變數；團隊稱之為「perfect die」，其輸出在本質上仍然不可知。結果強化了量子優勢在安全系統中的論點，並透過證明某些結果超出預測，挑戰了現實的決定論模型。
ETH Zurich 團隊以纏結量子位元展示經認證的量子隨機性
ETH Zurich 的實驗在蘇黎世一條約 30 公尺的隧道內，使用微波光子使 2 個量子位元纏結；距離約為 98 英尺。對其中一個量子位元的量測，會與另一個量子位元的結果產生相關；但依團隊說法，個別結果在本質上仍不可知。這些量測得到的原始結果，透過雙來源萃取器進行處理；該技術能將弱隨機輸入淨化為可證明的隨機輸出。這項主張建立在物理學之上，而非信任裝置內部構造；隨機性由實驗架構與量子理論本身所認證。研究發表在 Nature，並借重數十年來的 Bell 測試研究，該研究排除了隱藏的古典變數。
密碼學與遊戲應用從有物理支撐的熵中浮現
此方法有別於典型的產生器；後者通常依賴演算法或環境噪聲，而是將輸出錨定在量子力學的法則之上。其直接目標是密碼學；在此領域，金鑰安全取決於不可預測性。研究人員表示，銀行、雲端供應商與硬體安全模組可以將這些經認證的位元用於金鑰生成、安全開機（secure boot）與高風險驗證。遊戲與彩票也是潛在應用，但擴展能力與成本將決定推進速度。研究人員將此結果定位為量子優勢的證據；在這個領域，古典機器無法匹配該保證。對於開發者與資訊安全主管（CISOs）而言，具物理支撐的熵能提升安全架構的底線，特別是那些依賴偽隨機種子的架構。
量子力學透過可證明的不可預測輸出挑戰決定論
這項結果回應了物理學中一場長期爭論。若某些輸出能被可證明地超出預測範圍，那麼不確定性就不是無知所造成，而是烙印在現實本身之中。這支持量子力學的機率觀點，並根據團隊說法，縮小了對隱藏決定因素解釋的空間。該發現透過展示某些不確定性不可能被平均掉，只能被尊重並加以利用，重新定義了風險模型。
常見問題（FAQ）
ETH Zurich 團隊透過纏結量子位元做到了什麼？
由 Renato Renner 領導的 ETH Zurich 團隊在 30 公尺距離內連結 2 個量子位元，以量子纏結與雙來源萃取器產生經認證的隨機性。系統輸出任何人都無法預測的位元；隨機性由物理學而非硬體假設所認證，研究成果並發表在 Nature。
量子隨機性與傳統隨機數產生器有何不同？
量子隨機性以量子力學的法則為錨點，而非依賴演算法或環境噪聲。ETH Zurich 的方法使用纏結量子位元與雙來源萃取器，產生可證明的隨機輸出，並由實驗結構與量子理論所認證；其基礎則建立在排除隱藏的古典變數的 Bell 測試研究之上。
為何經認證的量子隨機性對密碼學很重要？
經認證的量子隨機性提供任何機器都無法第二次猜測的不可預測性，這對密碼學金鑰安全至關重要。銀行、雲端供應商與硬體安全模組可以使用這些由物理支撐的位元來進行金鑰生成、安全開機與驗證，藉此提升那些目前依賴偽隨機種子的架構之安全底線。
