Раньше это было невозможно: физики впервые достигли идеальной случайности
В повседневной жизни мы привыкли считать случайными результаты подбрасывания монеты или броска игрального кубика. Однако с точки зрения физики эти процессы детерминированы: если бы мы знали точную силу удара, сопротивление воздуха и микрорельеф поверхности, результат можно было бы рассчитать. Даже самые современные компьютерные генераторы случайных чисел работают на основе алгоритмов, что делает их результаты потенциально предсказуемыми для злоумышленников. Об этом сообщает официальный ресурс ScienceAlert.
Смотрите также Ученые создали молекулярный "конструктор" для электроники будущего
Это кажется странным, но создать идеальную монету или идеальный игральный кубик практически невозможно,– прокомментировал профессор Ренато Реннер из Института теоретической физики ETH Zurich.
По его словам, любая поверхность имеет микроскопические изъяны, из-за которых определенные грани выпадают немного чаще других. Это явление называют "смещением", и оно присуще даже генераторам, которые используют квантовые эффекты, например, отражения фотонов.
Группа физиков под руководством Ренато Реннера и Андреаса Вальраффа нашла способ превратить несовершенную случайность в идеальную. Для этого они использовали установку из двух сверхпроводящих квантовых чипов, разнесенных на расстояние 30 метров. Чипы соединили охлажденной трубкой, через которую перемещались микроволновые фотоны, создавая состояние квантовой запутанности.
Эксперимент проводили при температурах, близких к абсолютному нулю. Каждый чип работал как квантовый бит (кубит), что может находиться в состоянии "0", "1" или в их суперпозиции. Когда ученые измеряли состояние одного кубита, это мгновенно влияло на результаты измерения второго, несмотря на расстояние.
Важно, что 30 метров дистанции гарантировали невозможность обмена информацией между чипами даже со скоростью света во время самого измерения. Это исключило любое постороннее влияние на чистоту эксперимента.
Главная инновация швейцарских физиков заключается в методе, который они назвали усилением случайности. Ученые использовали усовершенствованный тест Белла, что позволило получить корреляции настолько сильные, что их невозможно объяснить никакими скрытыми правилами или классической физикой. Исследователи провели более 1 миллиарда испытаний в течение 9 часов, что подтвердило стабильность системы.
Полученную последовательность нулей и единиц пропустили через специальный алгоритм, разработанный командой Реннера. Этот процесс позволил выделить идеально случайные числа даже из "грязного" входного сигнала. Результат оказался настолько чистым, что его можно сертифицировать как абсолютно непредсказуемый.
Технические усовершенствования позволили нам впервые создать случайные числа, которые будут оставаться абсолютно случайными навсегда – независимо от того, какие аналитические методы используют для оценки их случайности,– добавил Реннер.
Смотрите также История умерших ученых получила развитие: нашли тело ученой, пропавшей год назад
Цифровая безопасность держится на случайности. Пароли, ключи шифрования и коды аутентификации надежно защищают данные только до тех пор, пока их невозможно угадать. Однако история знает много примеров, когда несовершенство генераторов приводило к катастрофам. Например, в 2024 году нашли критическую уязвимость в клиенте PuTTY, а в 2025 году стал известен баг в процессорах AMD Zen 5, которые выдавали предполагаемые значения вместо случайных.
Новая технология ETH Zurich не зависит от доверия к железу. Это означает, что идеальность чисел гарантируют законы квантовой физики, а не качество компонентов чипа. В будущем такая система может стать аналогом атомных часов для сферы безопасности – эталонным источником хаоса, на который будут ориентироваться лотереи, блокчейн-платформы и системы государственного шифрования.
Исследование, результаты которого опубликовали в научном журнале Nature, также открывает путь к созданию абсолютно защищенных коммуникационных сетей, которые невозможно взломать методами классического или даже квантового анализа.
- Последние
- Популярные
Новости по дням
2 июня 2026
