Случайные числа нужны для шифрования, цифровых подписей и защищённой связи. Однако даже лучшие современные генераторы обладают микроскопическими отклонениями — одни числа выпадают чуть чаще других. В криптографии такие погрешности могут стать уязвимостью.

Изображение: Grok

Профессор ETH Zurich Ренато Реннер пояснил, что невозможно создать идеально симметричную монету или идеальный игральный кубик — одна грань всегда будет выпадать немного чаще. Даже квантовые генераторы на фотонах не свободны от систематических ошибок. Команда Реннера применила метод «усиления случайности»: из несовершенной случайности получили идеальную.

Эксперимент опирался на тест Белла — стандартный квантовый метод проверки запутанности частиц. Два кубита охладили почти до абсолютного нуля и связали через микроволновые фотоны. Расстояние в 30 метров между чипами гарантировало, что никакая информация (даже со скоростью света) не успеет повлиять на измерения. Затем исследователи намеренно использовали неидеальный генератор для выбора настроек измерений и обработали результаты специальным алгоритмом.

По словам Реннера, новая последовательность нулей и единиц стала по-настоящему совершенной, и это можно сертифицировать. Андреас Валльрафф, соавтор работы, добавил, что успех стал возможным благодаря улучшенному тесту Белла.

Квантовая запутанность уже давно используется для криптографии, но получение сертифицированных идеальных случайных чисел качественно меняет дело. Любое предсказуемое отклонение в генераторе делает шифр потенциально взламываемым, но теперь эта проблема решена физически. Технология может стать таким же стандартом для случайных чисел, каким атомные часы стали для точного времени. Правда, практическое применение потребует удешевления и компактизации установок с 30-метровыми охлаждаемыми трубками.