Forscher der ETH Zürich haben einen Durchbruch erzielt, der lange als unmöglich galt: Sie haben eine Folge von mathematisch beweisbaren, perfekt zufälligen Zahlen erzeugt. Was auf den ersten Blick einfach erscheint, ist in der Praxis schwierig, da selbst hochwertige Würfel, Münzen und moderne Zufallszahlengeneratoren leichte Abweichungen aufweisen. Dies berichtet Ixbt.com berichtet .
Ein Team um die Physiker Renato Renner und Andreas Wallraff schlug zur Lösung dieses Problems die Methode der "Zufälligkeitsverstärkung" (randomness amplification) vor. Für das Experiment wurden zwei supraleitende Quantenbits (Qubits) verwendet, die auf nahezu den absoluten Nullpunkt gekühlt und über eine 30 Meter lange Übertragungsleitung verbunden waren. Die Qubits befanden sich in einem Zustand der Quantenverschränkung, bei dem das Messergebnis eines Objekts unmittelbar mit dem anderen verknüpft ist.
Das Kernelement der Arbeit ist eine verbesserte Version des Bell-Tests. Dieses Experiment ermöglicht es zu überprüfen, ob die Ergebnisse durch die wahre Quantennatur des Systems bestimmt werden und nicht durch verborgene klassische Faktoren. Obwohl die Forscher bewusst unvollkommene Generatoren zur Auswahl der Messmethoden verwendeten, verarbeitete ein spezieller Algorithmus die Daten, um daraus mathematisch ideale Zufälligkeit zu extrahieren.
Laut Renner können Wissenschaftler nun nicht nur Zufallszahlen erzeugen, sondern deren Zufälligkeit auch physikalisch verifizieren. Dies ist keine bloße statistische Annäherung, sondern ein Ergebnis, das seine Zufälligkeitseigenschaft unabhängig von zukünftigen Analysemethoden beibehält.
Die praktische Bedeutung dieser Entdeckung ist enorm. Moderne Verschlüsselungssysteme, digitale Signaturen, Kryptowährungen und Blockchains hängen von der Qualität der Zufallszahlen ab. Wenn die Quelle der Zufälligkeit auch nur geringfügig vorhersagbar ist, schwächt dies das gesamte Sicherheitssystem. Die Autoren vergleichen ihre Entwicklung mit Atomuhren: Wenn Atomuhren der Standard für Zeitmessung sind, werden Quantengeneratoren der Standard für Zufälligkeit in der digitalen Infrastruktur der Zukunft sein.
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