Ha, okazuje się, że nie tylko dla zasady. Autorzy dokonanego postępu mówią o realnych korzyściach dla cyberbezpieczeństwa, kryptografii czy ogólnie pojętej przyszłości internetu. Do tej pory uczeni musieli zadowolić się pseudolosowoścą. Komputery potrafią bowiem generować liczby wyglądające na przypadkowe, lecz w rzeczywistości są one owocem określonych algorytmów. Oznacza to, że ktoś dysponujący odpowiednią wiedzą teoretycznie mógłby przewidzieć kolejne liczby w sekwencji. W świecie cyfrowym ma to ogromne znaczenie, ponieważ losowe ciągi są fundamentem szyfrowania danych, bankowości internetowej, komunikatorów czy systemów wojskowych.
Czytaj też: Fizycy nie wierzyli, że to w ogóle możliwe. Fale narwala zamykają światło w sensacyjny sposób
Wydawało się, że prawdziwa losowość może kryć się w mechanice kwantowej. Na poziomie cząstek elementarnych natura zachowuje się w sposób fundamentalnie nieprzewidywalny. Wynik pomiaru pojedynczego fotonu lub elektronu nie jest ukryty gdzieś w tle, lecz pojawia się dopiero w chwili obserwacji. Albert Einstein przez lata sprzeciwiał się tej interpretacji, wypowiadając słynne zdanie: Bóg nie gra w kości. Dzisiejsza fizyka przyznaje mu rację tylko częściowo – świat kwantowy rzeczywiście wydaje się z natury losowy.
Nowe badania wykorzystały zjawisko splątania kwantowego oraz test Bella, czyli eksperyment pozwalający sprawdzić, czy zachowanie cząstek można wyjaśnić klasyczną fizyką. Naukowcy stworzyli system, w którym splątane fotony były mierzone setki tysięcy razy na sekundę. Wyniki tych pomiarów zamieniano następnie na ciągi zer i jedynek. Najważniejsze było jednak coś więcej niż samo wygenerowanie danych: badaczom udało się matematycznie udowodnić, że są one rzeczywiście nieprzewidywalne.
Projekt otrzymał nazwę CURB, czyli Colorado University Randomness Beacon. System działa automatycznie i codziennie publikuje nowe porcje losowych danych dostępnych publicznie w internecie. Według twórców jest to pierwszy tak przejrzysty i możliwy do zweryfikowania generator prawdziwej losowości oparty na zjawiskach kwantowych. Co ważne, cały proces został zaprojektowany tak, aby żadna pojedyncza instytucja nie mogła potajemnie manipulować wynikami.
Do zabezpieczenia systemu posłużyły również rozwiązania inspirowane technologią blockchain. Specjalny protokół o nazwie Twine zapisuje cyfrowe odciski palca kolejnych partii danych, dzięki czemu użytkownicy mogą sprawdzić ich autentyczność i wykryć ewentualną próbę manipulacji. Zdaniem naukowców taki model może w przyszłości stać się podstawą nowego typu infrastruktury bezpieczeństwa cyfrowego.
Czytaj też: Superkomputer bez klasycznego kultu GPU. Wepchnęli się tam, gdzie gigantów zaboli
Ale wróćmy do wspomnianych na wstępie zastosowań. W ostatnich latach rozwój komputerów kwantowych zaczął budzić obawy ekspertów od cyberbezpieczeństwa, ponieważ przyszłe maszyny tego typu mogą być zdolne do łamania obecnych metod szyfrowania. Paradoksalnie to właśnie mechanika kwantowa może teraz dostarczyć narzędzi do stworzenia jeszcze bezpieczniejszych systemów ochrony danych. Certyfikowana losowość mogłaby służyć do generowania kluczy szyfrujących niemożliwych do przewidzenia nawet dla właścicieli samych komputerów kwantowych. Naukowcy zaznaczają jednak, że technologia wciąż znajduje się na wczesnym etapie rozwoju. Pierwsze eksperymenty wymagały ogromnych zasobów obliczeniowych i zaawansowanej aparatury laboratoryjnej. Ważnym krokiem będzie teraz wprowadzenie tej technologii na salony.
Źródło: Nature
