Если вам предложат выбрать одну любую карту из колоды, то с достаточно большой вероятностью можно предсказать, что это за карта, зная законы физики, и отслеживая все, начиная от нервной деятельности до сокращений отдельных мышц вашей руки. Но если вам предложат выбрать одну частицу в абсолютно пустом пространстве, вам все же удастся сделать совершенно случайный выбор, результат которого будет неизвестной величиной для всего окружающего. Ведь в абсолютно пустом пространстве вы сможете найти самую идеальную форму хаотичности, и недавно инженеры смогли использовать эту хаотичность для создания генератора случайных чисел, работающий с огромной скоростью, и последовательность которого невозможно предугадать.
Этот генератор, разработанный группой ученых из Бельгии, Дании и Италии, способен вырабатывать поток в 100 гигабит данных каждую секунду буквально из пустоты. Известно, что на самом деле вакуум не является абсолютной пустотой. Он буквально заполнен “виртуальными” частицами, которые возникают буквально из ниоткуда, существуют крайне короткое время, и снова исчезают в никуда. Это явление называется квантовыми колебаниями (осцилляциями, флуктуациями) вакуума, и это также известно под названием “квантовой пены”.
Существование квантовой пены затрагивает очень большой спектр физических явлений, начиная от распространения света лазеров и заканчивая формированием химических связей. И уже достаточно давно ученые научились использовать квантовые флуктуации в качестве источника случайных чисел. Однако, все это требует достаточно громоздкого научного оборудования, а те системы, что попроще, не могут обеспечить высокий уровень “случайности” выходных данных.
Основой нового генератора случайных чисел является специализированный сбалансированный гомодинный датчик (balanced homodyne detector), который как раз и регистрирует квантовые колебания и выдает случайные результаты с большой скоростью. Обнаружение квантовых колебаний производится путем измерения характеристик квантового состояния электрического поля, в котором проявляются все случаи появления, существования и исчезновения виртуальных частиц в вакууме.
К сожалению, квантовое состояние измерительного инструмента имеет тенденцию запутываться с другими квантовыми характеристиками окружающей среды, что делает выходные данные менее случайными. Для того, чтобы избежать влияния такого паразитного запутывания ученые разработали технологию, которая позволяет обнаружить и идентифицировать источники нежелательного вмешательства, после чего убрать результаты этого вмешательства и получить лишь совершенно случайные данные.
В результате у ученых получилось устройство-на-чипе, способное к генерации широкого потока случайных чисел, что требуется во многих областях и в первую очередь в технологиях надежного шифрования. И на сегодняшний день на планете не имеется суперкомпьютера, достаточно мощного для того, чтобы он мог взломать информацию, зашифрованную при участии такого нового квантового генератора случайных чисел.
Ключевые слова:
Вакуум, Виртуальная, Частица, Квантовые, Колебания, Флуктуации, Датчик, Случайные, Числа
Первоисточник
Другие новости по теме:
Самый быстрый генератор случайных чисел получает значения, используя “квантовый шум” вакуума.Создан первый квантовый генератор случайных чисел на чипеСкирмионы стали генераторами, способными вырабатывать миллионы действительно случайных чисел в секундуСоздан квантовый генератор случайных чисел, способный стать основой невзламываемых коммуникационных систем и систем безопасностиОбнаружена необычная звезда, яркость которой изменяется совершенно случайным образом
