فیزیکدانان برای اولین بار به «تصادفی بودن کامل» دست یافته‌اند

طبیعت: برای اولین بار یک دنباله واقعاً تصادفی از اعداد به دست آمد

به گزارش مجله خبری نگار، فیزیکدانان سوئیسی برای اولین بار به دنباله‌ای از اعداد دست یافته‌اند که می‌توان آن را واقعاً تصادفی و اساساً غیرقابل پیش‌بینی دانست. برای انجام این کار، دانشمندان از درهم‌تنیدگی کوانتومی - یکی از مرموزترین پدیده‌ها در مکانیک کوانتومی - استفاده کردند. این کار در مجله Nature منتشر شده است.

اعداد تصادفی اساس سیستم‌های رمزگذاری مدرن، مولد‌های رمز عبور و امنیت دیجیتال را تشکیل می‌دهند. با این حال، اثبات اینکه یک دنباله واقعاً تصادفی است بسیار دشوار است. حتی پرتاب سکه یا پرتاب تاس نیز از قوانین فیزیک پیروی می‌کنند و از نظر تئوری با اطلاعات کافی قابل پیش‌بینی هستند.

محققان تصمیم گرفتند از مکانیک کوانتومی برای حل این مشکل استفاده کنند. آنها یک جفت بیت کوانتومی - کیوبیت - را که ۳۰ متر از هم فاصله داشتند و تا نزدیکی صفر مطلق سرد شده بودند، ایجاد کردند.

کیوبیت‌ها در حالت درهم‌تنیدگی کوانتومی بودند. این بدان معناست که نتایج اندازه‌گیری‌های یک شیء به نتایج اندازه‌گیری‌های شیء دیگر به گونه‌ای مرتبط است که با فیزیک کلاسیک قابل توضیح نیست.

برای آزمایش چنین ارتباطی، دانشمندان بیش از یک میلیارد اندازه‌گیری ویژه را در آزمایشی به نام آزمایش بل انجام دادند. این آزمایش تقریباً نه ساعت طول کشید. همبستگی‌های حاصل آنقدر قوی بودند که نمی‌توانستند با قوانین پنهان یا الگوریتم‌های از پیش تعیین‌شده توضیح داده شوند. این امر به محققان اجازه داد تا تصادفی بودن واقعی اعداد تولید شده را تأیید کنند.

چیزی که این کار جدید را منحصر‌به‌فرد می‌کند این است که دانشمندان نه با داده‌های کاملاً تصادفی، بلکه با توالی‌ای شروع کردند که می‌تواند شامل خطا‌های کوچک و عناصر قابل پیش‌بینی باشد. سپس آنها از یک فرآیند کوانتومی برای تبدیل آن به توالی‌ای استفاده کردند که تصادفی بودن آن را می‌توان به طور دقیق اثبات کرد.

نویسندگان معتقدند که در آینده، چنین سیستم‌هایی می‌توانند به نوعی استاندارد تصادفی تبدیل شوند، مشابه کاری که ساعت‌های اتمی به عنوان استاندارد زمان انجام می‌دهند. این امر امکان ایجاد سیستم‌های رمزنگاری قابل اعتمادتر را فراهم می‌کند و امنیت زیرساخت‌های دیجیتال را افزایش می‌دهد.

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری