Раніше це було неможливо: фізики вперше досягли ідеальної випадковості
У повсякденному житті ми звикли вважати випадковими результати підкидання монети або кидка грального кубика. Проте з погляду фізики ці процеси є детермінованими: якби ми знали точну силу удару, опір повітря та мікрорельєф поверхні, результат можна було б розрахувати. Навіть найсучасніші комп'ютерні генератори випадкових чисел працюють на основі алгоритмів, що робить їхні результати потенційно передбачуваними для зловмисників. Про це повідомляє офіційний ресурс ScienceAlert.
Дивіться також Вчені створили молекулярний "конструктор" для електроніки майбутнього
Це здається дивним, але створити ідеальну монету або ідеальний гральний кубик практично неможливо,– прокоментував професор Ренато Реннер з Інституту теоретичної фізики ETH Zurich.
За його словами, будь-яка поверхня має мікроскопічні вади, через які певні грані випадають трохи частіше за інші. Це явище називають "зміщенням", і воно притаманне навіть генераторам, які використовують квантові ефекти, наприклад, відбиття фотонів.
Група фізиків під керівництвом Ренато Реннера та Андреаса Вальраффа знайшла спосіб перетворити недосконалу випадковість на ідеальну. Для цього вони використали установку з двох надпровідних квантових чипів, рознесених на відстань 30 метрів. Чипи з'єднали охолодженою трубкою, через яку переміщувалися мікрохвильові фотони, створюючи стан квантової заплутаності.
Експеримент проводили при температурах, близьких до абсолютного нуля. Кожен чип працював як квантовий біт (кубіт), що може перебувати у стані "0", "1" або в їхній суперпозиції. Коли вчені вимірювали стан одного кубіта, це миттєво впливало на результати вимірювання другого, попри відстань.
Важливо, що 30 метрів дистанції гарантували неможливість обміну інформацією між чипами навіть зі швидкістю світла під час самого вимірювання. Це виключило будь-який сторонній вплив на чистоту експерименту.
Головна інновація швейцарських фізиків полягає у методі, який вони назвали підсиленням випадковості. Вчені використали вдосконалений тест Белла, що дозволило отримати кореляції настільки сильні, що їх неможливо пояснити жодними прихованими правилами чи класичною фізикою. Дослідники провели понад 1 мільярд випробувань протягом 9 годин, що підтвердило стабільність системи.
Отриману послідовність нулів та одиниць пропустили через спеціальний алгоритм, розроблений командою Реннера. Цей процес дозволив виокремити ідеально випадкові числа навіть із "брудного" вхідного сигналу. Результат виявився настільки чистим, що його можна сертифікувати як абсолютно непередбачуваний.
Технічні вдосконалення дозволили нам уперше створити випадкові числа, які залишатимуться абсолютно випадковими назавжди – незалежно від того, які аналітичні методи використають для оцінки їхньої випадковості,– додав Реннер.
Дивіться також Історія померлих науковців отримала розвиток: знайшли тіло вченої, що зникла рік тому
Цифрова безпека тримається на випадковості. Паролі, ключі шифрування та коди автентифікації надійно захищають дані лише доти, доки їх неможливо вгадати. Проте історія знає багато прикладів, коли недосконалість генераторів призводила до катастроф. Наприклад, у 2024 році знайшли критичну вразливість у клієнті PuTTY, а у 2025 році став відомий баг у процесорах AMD Zen 5, які видавали передбачувані значення замість випадкових.
Нова технологія ETH Zurich не залежить від довіри до заліза. Це означає, що ідеальність чисел гарантують закони квантової фізики, а не якість компонентів чипа. У майбутньому така система може стати аналогом атомного годинника для сфери безпеки – еталонним джерелом хаосу, на яке орієнтуватимуться лотереї, блокчейн-платформи та системи державного шифрування.
Дослідження, результати якого опублікували в науковому журналі Nature, також відкриває шлях до створення абсолютно захищених комунікаційних мереж, які неможливо зламати методами класичного чи навіть квантового аналізу.
- Останні
- Популярні
Новини по днях
2 червня 2026
