Szyfrowanie danych wchodzi na wyższy poziom. Szybszy sposób generowania liczb losowych

Matematyka opisuje naszą rzeczywistość, mówią naukowcy. Każda gra losowa, która wymaga wytypowania określonego zwycięskiego układu, oparta jest na rachunku prawdopodobieństwa. Jednak prawa fizyki kierują wszystkimi procesami zachodzącymi we wszechświecie.  Można powiedzieć, że Wszechświat jest gotowy na każdą ewentualność, jednak istnieje pewien obszar dla niego niewidoczny. Znajdują się tam przypadkowości naprawdę nieprzewidywalne.

Naukowcy z Belgii, Danii i Włoszech opracowali system pozwalający na generowanie liczb losowych, czyli tych nieprzewidywalnych przypadkowości, z niespotykaną dotąd prędkością 100 gigabitów danych na sekundę.  W nauce przypadkowość nie ma prawa bytu, wszystko musi zostać opisane za pomocą liczb. Każde wydarzenie, nawet najzwyklejsze, jak nadejście burzy, czy większe, jak uderzenie asteroidy nie są zdarzeniami przypadkowymi. Każde z tych zjawisk rządzone jest przez złożoną sieć efektów domina i jeżeli mamy wystarczającą wiedzę, jesteśmy w stanie te wydarzenia przewidzieć. 

Słynne powiedzenie Einsteina „Bóg nie gra w kości” odnosi się do praw rządzącymi elementarnymi cząstkami, które według słynnego fizyka, powinny być przyczynowe. Sądził, że równania różniczkowe mogą ściśle opisać rzeczywistość. Biorąc pod uwagę atomy i założenia Einsteina z nimi związane, każdy atom w wyższym stanie energetycznym musi kiedyś przejść do stanu niższego, tak samo, jak gracz w rosyjskiej ruletce kiedyś trafi na nabój. 

Problem polega na tym, że w przypadku atomów nie ma nikogo odpowiedzialnego za pociągnięcie za spust, a więc zjawisko to nie ma wykrywalnej przyczyny. Jedynym naszym tropem w przewidywaniu przejść atomów są współczynniki Einsteina, wykorzystywane na przykład w technologiach laserowych. Einstein wielokrotnie twierdził, że „Bóg nie gra w kości” i że pewnego dnia uzupełnimy teorię kwantową o taką właśnie regułę, która usunie „być może” z równania. 

Jak sprawa się ma z układami kwantowymi? Jeżeli zbliżymy się do cząstki, będziemy znali jej położenie, jednak jej energia to spektrum możliwości. Te cząstki istnieją w sposób kwantowy, to pojawiają się, to unicestwiają w migotaniu nazywanym pianą kwantową. Naukowcy potrafią wykorzystywać pianę kwantową do generowania losowych danych, jednak wyzwaniem pozostaje opracowanie metody, która nie wymaga ogromnej ilości sprzętu, który utrudnia i spowalnia pracę. 

Postanowili wykorzystać urządzenie zwane zintegrowanym, zrównoważonym detektorem homodynowym, aby uzyskiwać wyniki dużo szybciej i bez dodatkowego obciążenia, niż są w stanie najnowsze dostępne technologie. Stany kwantowe mają to do siebie, że lubią się splątywać z mniej kwantowymi cechami środowiska, co sprawia, że ich losowość spada do poziomu wizyty sąsiada chcącego pożyczyć wiertarkę. 

W związku z potrzebą wyeliminowania zakłóceń środowiskowych wpływających na odczyt zespół postanowił zintegrować technologię, która ma wykrywać źródła potencjalnych zakłóceń i wprowadzać je do systemu poprawiając czułość na rzeczywiste wahania losowe. W efekcie powstała platforma zdolna do generowania liczb losowych na potrzeby związane z szyfrowaniem danych. Jest to niezwykle ważne w związku z coraz szybszym rozwojem technologii i ukrywania danych z tym związanych. Ten nowy sposób generowania losowych danych może przyczynić się do zwiększenia bezpieczeństwa kryptograficznego w dużych centrach danych.