Создание по-настоящему случайных чисел десятилетиями оставалось одной из самых сложных задач в физике. Главная проблема заключается не в генерации последовательности, а в доказательстве её непредсказуемости. Любые физические объекты (от игральных костей до монет) подвержены микроскопическим дефектам и внешним воздействиям, а компьютерные алгоритмы всегда следуют строгой логике. Даже если результат кажется хаотичным, теоретически его можно просчитать, зная начальные условия. Об этом сообщает Science Alert.
![]()
Фото из открытых источников / © GigaChat
Прорыв в этой области совершили исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich). Они использовали одно из самых загадочных явлений квантовой механики — квантовую запутанность. Ученые создали пару запутанных кубитов, разнесенных на 30 метров, и охладили их до температур, близких к абсолютному нулю.
«Полученная последовательность нулей и единиц теперь действительно идеально случайна, и мы можем это сертифицировать», — заявил физик Рене Реннер.
В отличие от предыдущих систем, требовавших «доверенного» оборудования и идеальных начальных условий, швейцарская команда применила метод усиления случайности. Они намеренно брали несовершенный, потенциально предвзятый источник энтропии и с помощью квантовых корреляций преобразовывали его в абсолютно непредсказуемый поток данных. В ходе эксперимента было проведено более миллиарда испытаний теста Белла за девять часов. Измерения показали столь сильную корреляцию между кубитами, что её невозможно объяснить классическими законами физики или скрытыми переменными.
Случайность очень важна в современной кибербезопасности. Она необходима для создания надежных паролей, криптографических ключей и аутентификационных кодов. Ошибки в генерации случайных чисел могут привести к катастрофическим последствиям: например, уязвимость 2024 года в клиенте PuTTY или баг 2025 года в процессорах AMD Zen 5 позволяли злоумышленникам предсказывать криптографические подписи.
«Любое обычное электронное устройство, такое как телефон или компьютер, полностью детерминировано, поэтому ему очень трудно сгенерировать случайное значение», — отметил Реннер в интервью Scientific American.
Новая система является независимой от устройства: её надежность базируется не на доверии к аппаратуре, а на фундаментальных законах квантовой физики. В перспективе такие генераторы могут стать эталоном точности для измерения хаоса, подобно тому как атомные часы служат эталоном времени.
***
Квантовая запутанность — это состояние, при котором две или более частицы оказываются связаны так, что изменение состояния одной мгновенно влияет на другую, независимо от расстояния между ними. Альберт Эйнштейн называл это явление «жутким дальнодействием», поскольку оно противоречит классической интуиции о локальности. Использование запутанности для генерации случайных чисел позволяет обойти ограничения классической физики, где результат любого измерения предопределен скрытыми параметрами. В квантовом мире результат измерения до самого момента наблюдения не существует даже теоретически.
