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用量子力学寻找真正的随机数

两个质子  · 公众号  · 科学  · 2018-05-03 20:11

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的算术运算能产生完全可预测的数字序列;但是这些序列也并没有任何可识别的规律,因此对从不知道这些数字是如何产生的人来说,很难将这些由伪随机过程产生的数字序列与通过真正随机方法获得的序列区分开来。


这也就是为什么,在几年前,美国国家标准与技术研究院(NIST)的物理学家 Peter Bierhorst 的团队决定开发一种完全随机的数字发生器。在密码学领域,这意味着数字的完全“无法预测性”。 而什么是真正的随机?是 量子力学


Bierhorst’s 等人利用以 量子物理学 狭义相对论 发展出的随机数发生器,实现了前所未有的安全性。他们将实验细节发表在4月12日的《自然》杂志上,实验中所用到的技术在确保随机数的不可预测性上超越了之前的所有方法。


新的方法使用 光子 来产生数字位(定向于某一方向的光子为1,而另一方向的光子为0),这一实验确切地见证了“ 鬼魅般的超距作用 ”。在实验中,研究人员处理这些“鬼魅般”的输出以验证和量化数据中可用的随机性,并生成一串更随机的数位。


实验原型系统所用到的激光器、反射镜和透镜分别被安置在三个不同的实验室,其中两个测量站位于一个L形建筑的两端。整个设备被长约263米的光纤串联在一起。Bierhorst 说:“一个经典信息源是否真的不可预测是很难被保证的,但量子信息源和协议就像是一个安全防护。我们确信没有人能预测我们的数字。”







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