Учёные из университета Мэрилэнда (UMD) и испанского института фотонных наук (ICFO) разработали и испытали метод генерации совершенно случайных чисел, основанный на квантовых измерениях.

Новый тест на истинную случайность возвращает нас к классическим экспериментам в области квантовой механики 1930-х годов. Тогда Джон Белл (John S. Bell) рассчитал максимально возможный предел корреляции между двумя частицами в любой классической системе. Последующие тесты подтвердили, что связанные частицы (entangled particles) превышают этот уровень.

Авторы нового исследования показывают, что есть связь между степенью истинной случайности в системе и степенью, в которой неравенство Белла нарушено связанными частицами. Предлагаемый «истинно случайный генератор» выдаёт двоичные числа на основе квантовых измерений иона иттербия, который может пребывать в одном из двух энергетических состояний – грубо говоря, 1 или 0.

Рис. 1. Принципиальная схема генератора истинно случайных чисел.

Чтобы проверить истинность случайности, два таких иона запутывают и измеряют их энергетические уровни (в момент измерения атомы коллапсируют к определённым состояниям).

Далее учёные вычисляли корреляцию между последовательными измерениями состояний, и если она не превышала некоторого значения, выводимого из неравенства Белла, то случайность набора признавалась подлинной.

Результаты исследований опубликованы в статье

S. Pironio, A. Acín, S. Massar, A. Boyer de la Giroday, D. N. Matsukevich, P. Maunz, S. Olmschenk, D. Hayes, L. Luo, T. A. Manning & C. Monroe Random numbers certified by Bell’s theorem. – Nature. – V.464. – P.1021–1024 (15 April 2010) | doi:10.1038/nature09008.

статья подготовлена Филипповым Ю.П. по материлам: