Lotérie, nehody a kocky - svet okolo nás je plný nepredvídateľných udalostí. Generovanie skutočne náhodnej série čísel na šifrovanie však zostáva prekvapujúco náročnou úlohou.
Vedci teraz použili experiment ohýbania mysle založený na teórii relativity Alberta Einsteina a na kvantovej mechanike, ktorá popisuje pravdepodobnostnú povahu subatomárnych častíc, aby vytvorili reťazce čísel, ktoré sú zaručené ako náhodné.
„Ak ste poslali nejakého tímu ľudí, aby preskúmal naše experimentálne komponenty tak blízko, ako chceli, a potom ich požiadajte, aby sa pokúsili prísť s predpoveďou toho, aké budú tieto náhodné čísla, potom neexistuje žiadny spôsob, ako ich predpovedať,“ štúdia spoluautor a matematik Peter Bierhorst z Národného inštitútu pre normy a technológie (NIST) v Boulder, Colorado, povedal spoločnosti Live Science.
Počítače všade používajú náhodné čísla ako kľúče na uzamknutie alebo odomknutie šifrovaných informácií. Mnoho procesov na výrobu týchto kľúčov - napríklad generátor náhodných čísel, ktorý je pravdepodobne v počítači práve teraz - používa algoritmus, ktorý vypĺňa zdanlivo ľubovoľný reťazec čísel. Iné prístupy sa snažia využiť náhodnosť v reálnom svete, napríklad meranie času medzi stlačeniami klávesov alebo kolísajúcu teplotu počítačového servera, na vytváranie náhodných čísel.
Ale také metódy sú stále citlivé na útok. Dôvtipní hackeri môžu buď manipulovať s generátorom náhodných čísel alebo sa naučiť jeho základné princípy, aby zistili, aké čísla bude produkovať. V roku 2012 vedci v oblasti bezpečnosti zistili, že desiatky tisíc internetových serverov boli zraniteľné hackermi, pretože sa spoliehali na nekvalitné generátory náhodných čísel.
Zamotané fotóny
Kvantová mechanika, na druhej strane, ponúka skutočne náhodné výsledky. Napríklad ľahká častica alebo fotón môžu smerovať nahor alebo nadol. Pred meraním je častice v superpozičnom stave, v ktorom má 50% šancu na smerovanie nahor a 50% šancu na smerovanie raz, keď sa odmeria. Jej konečný výsledok je preukázateľne náhodný, ale použitie tejto vlastnosti na generovanie čísel je stále trochu problematické, uviedli vedci.
„Predpokladám, že ti dávam fotón,“ povedal Bierhorst. „A ja hovorím:„ Och, je to v superpozícii hore a dole. “„ Po meraní povedal, že fotón sa ukázal byť dole, čo je výsledok, ktorý nikto nemal byť schopný vopred predvídať.
„Ale teraz povieš:„ Ako zistím, že fotón nebol vždy dole? “Dodal Bierhorst. Inými slovami, pre žiadneho jednotlivého fotónu neexistuje spôsob, ako dokázať, že bol v superpozičnom stave predtým, ako sa zmeral. Aby sa obišlo toto hlavolam, dal Bierhorst a jeho kolegovia každému fotónu kamaráta. Tieto páry fotónov boli vzájomne zamotané, čo znamená, že ich vlastnosti boli navždy spojené.
Vo svojom experimente vedci potom poslali tieto dva fotóny na opačné konce laboratória, oddelili ich vzdialenosťou 613 stôp (187 metrov) a zmerali ich vlastnosti. Kvôli ich zapleteniu fotóny vždy vrátili koordinované výsledky; ak sa zistí, že jeden je hore, druhý bol vždy dole.
Pretože boli tak ďaleko od seba, nie je možné, aby fotóny diskutovali o svojej dokonalej synchronizácii synchronizácie, iba ak by mohli vysielať signály rýchlejšie ako rýchlosť svetla, čo by porušilo Einsteinovu teóriu relativity. Vedci tvrdia, že tieto dva fotóny slúžia ako vzájomná kontrola, ktorá zaručuje, že boli skutočne v superpozičnom stave pred meraním a že ich výsledky sú skutočne náhodné. Nová metóda bola opísaná dnes (11. apríla) v časopise Nature.
„Naozaj môžete povedať, že postavili konečný generátor kvantových náhodných čísel,“ uviedol kvantový fyzik Stefano Pironio z Slobodnej univerzity v Bruseli v Belgicku, ktorý sa na práci nezúčastnil.
Dodal však, že táto metóda trvala približne 10 minút, kým sa vyrobilo 1 024 náhodných reťazcov, zatiaľ čo súčasné kryptografické procesy by vyžadovali oveľa rýchlejšie generátory čísel.
Prvé použitie novej techniky v reálnom svete príde, keď bude začlenené do majáka náhodnosti NIST, verejného zdroja náhodnosti pre vedcov, ktorí študujú nepredvídateľnosť, uviedol Bierhorst.
Dodal však, že dúfa, že experimentálne nastavenie by sa jedného dňa mohlo dostatočne zmenšiť, aby sa zmestilo na počítačový čip a pomohlo pri vytváraní „nezachytiteľných“ správ.
