แม้ว่าเหตุการณ์ในโลกมักจะคาดเดาได้ยาก แต่การสุ่มที่แท้จริงกลับหาได้ยากอย่างน่าประหลาดใจ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักฟิสิกส์ได้หันไปใช้กลศาสตร์ควอนตัมเพื่อหาวิธีแก้ปัญหา โดยใช้พฤติกรรมที่คาดเดาไม่ได้ของโฟตอนเพื่อสร้างตัวเลขสุ่มอย่างแท้จริงซึ่งสนับสนุนโปรโตคอลการเข้ารหัสที่ทันสมัยจำนวนมาก การศึกษาใหม่สัญญาว่าจะทำให้กระบวนการสร้างตัวเลขสุ่มควอนตัมนี้เข้าถึงได้ง่ายขึ้น
โดยแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวเลขสุ่ม
ที่รับรองได้อย่างรวดเร็วโดยใช้ระบบที่สร้างด้วยส่วนประกอบที่ไม่มีวางจำหน่าย เมื่อใช้ตัวเลขเพื่อเข้ารหัสข้อมูลอย่างปลอดภัย การสุ่มของตัวเลขเหล่านั้นมีความสำคัญ: สตริงของตัวเลขสุ่มอย่างแท้จริงคือสิ่งที่แฮ็กเกอร์ไม่สามารถคาดเดาได้ อย่างไรก็ตาม ในฟิสิกส์คลาสสิก กระบวนการทั้งหมด – แม้กระทั่งกระบวนการที่วุ่นวาย – ถูกกำหนดไว้แล้ว ทำให้การสุ่มที่แท้จริงเป็นไปไม่ได้ เพื่อแสดงให้เห็นสิ่งนี้ ผู้เขียนนำการศึกษาDavid Drahiนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด สหราชอาณาจักร ตั้งข้อสังเกตว่า ตามหลักแล้ว การพลิกเหรียญอย่างง่ายนั้นสุ่มสุ่มตามที่ได้รับ อย่างไรก็ตาม เขากล่าวต่อว่า “ถ้าคุณรู้มวลของเหรียญ ถ้าคุณเห็นเหรียญ ถ้าคุณมองดูลมได้ คุณก็ทำนายได้ว่ามันจะลงจอดที่ไหน” การสุ่มแบบคลาสสิกจึงถูกจำกัดด้วยการมีอยู่ของข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการทางกายภาพที่ตั้งใจจะสร้างมันขึ้นมา
ในทางตรงกันข้าม โลกควอนตัม “มีกระบวนการพื้นฐานที่ไม่สามารถกำหนดได้เหล่านี้” Nathan Walkนักฟิสิกส์จาก Freie Universitat Berlin ประเทศเยอรมนีและผู้เขียนร่วมในการศึกษากล่าว เขาเสริมว่าผลลัพธ์ของการวัดควอนตัมนั้นคาดเดาไม่ได้โดยเนื้อแท้เพราะผลลัพธ์ของพวกเขาไม่มีอยู่ในความหมายใด ๆ จนกว่าจะมีการวัดและฟังก์ชั่นคลื่นของระบบพังทลายลงอย่างมีชื่อเสียง
สุ่มแน่นอนในการพัฒนาเครื่องกำเนิดตัวเลขสุ่ม
(RNG) ผู้เขียนการศึกษาไม่เพียงแต่เน้นไปที่การสร้างการสุ่มเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการยืนยันว่าการสุ่มนี้มาจากกระบวนการควอนตัมที่ไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้า มากกว่าเสียงคลาสสิกโดยบังเอิญในการทดลอง “ไม่มีการทดสอบใดที่คุณสามารถทำได้กับชุดตัวเลขเพื่อบอกได้ว่ามันเป็นแบบสุ่มหรือไม่” วอล์คกล่าว “คุณไม่สามารถรับรองสตริงได้ แต่คุณสามารถรับรองกระบวนการได้”
Drahi, Walk และผู้ทำงานร่วมกันได้สร้างกระบวนการรับรองควอนตัมดังกล่าว ซึ่งเป็นการวัดเพิ่มเติมในโปรโตคอลสำหรับการสร้างตัวเลขสุ่ม พวกเขายังได้พัฒนาข้อพิสูจน์ทางทฤษฎีอย่างเข้มงวดเกี่ยวกับประสิทธิภาพของมัน และแสดงให้เห็นว่ามันสามารถนำไปปฏิบัติได้จริงโดยทำการทดลองโดยใช้แสงควอนตัม ตามที่Renato Rennerนักฟิสิกส์จาก ETH Zurich ในสวิตเซอร์แลนด์ซึ่งไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าว ขั้นตอนดังกล่าวมีความสำคัญต่อการสร้างระบบที่ใช้งานได้จริง “คุณต้องการมีอุปกรณ์ที่ผลิตใบรับรอง มิฉะนั้น คุณจะไม่ได้รับประโยชน์จากข้อได้เปรียบของควอนตัมจริงๆ” เขากล่าว
ในการทดลอง นักวิจัยส่งแสงเลเซอร์ (สถานะโฟโตนิก) ไปยังอินพุตหนึ่งของตัวแยกลำแสงในขณะที่อินพุตอื่นยังคงเป็นโมฆะ ส่งผลให้สัญญาณเป็นศูนย์ (สถานะสุญญากาศ) จากนั้นจึงวัดคู่ของลำแสงเอาต์พุตที่ตามมาโดยใช้ตัวตรวจจับแยกกันสองตัว เนื่องจากโฟตอนแต่ละตัวที่มาถึงตัวแยกลำแสงมีโอกาสสะท้อนหรือส่งผ่านเท่ากัน (50%) ความแตกต่างระหว่างจำนวนโฟตอนที่บันทึกโดยเครื่องตรวจจับแต่ละตัวจึงคาดเดาไม่ได้ มันจะเป็นตัวเลขสุ่ม Drahi อธิบาย
เพื่อยืนยันว่าการสุ่มที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้
มีความน่าเชื่อถือและมีประโยชน์ นักวิจัยได้ทำการวัดอีกครั้งเกี่ยวกับสถานะโฟโตนิกก่อนที่จะถึงตัวแยกลำแสง ในการวัดค่าการรับรองนี้ สัญญาณแสงจะถูกยกเลิกหากไม่สร้างจำนวนสุ่มที่ต้องการเมื่อสิ้นสุดการทดสอบ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้หากสัญญาณเลเซอร์มีโฟตอนน้อยเกินไปหรือมากเกินไป น้อยเกินไป และจำนวนของเหตุการณ์ที่คาดเดาไม่ได้ที่เป็นไปได้จะต่ำเกินไปสำหรับการวัดแบบสุ่มที่เพียงพอ มากเกินไป และตัวตรวจจับจะไปถึงค่าสูงสุด ทำให้การวัดค่าสามารถคาดการณ์ได้อย่างเต็มที่
การรวมการวัดเพื่อรับรองนี้หมายความว่านักวิจัยได้สร้างทฤษฎีและสร้างอุปกรณ์ที่ไม่เพียงสร้างการสุ่มด้วยอัตราที่รวดเร็ว 8.05 กิกะบิตต่อวินาที แต่ยังช่วยให้มั่นใจถึงคุณภาพของการสุ่มตามเวลาจริง Feihu Xuนักฟิสิกส์จาก University of Science and Technology of China ผู้ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้ กล่าวว่า “การพัฒนากรอบการทำงานที่เป็นทางการเพื่อติดตามและรับรองการสุ่ม” นี้มีความโดดเด่นแม้ว่าแนวคิดอื่น ๆ ในการศึกษาจะได้รับ สำรวจมาก่อน
แหล่งกำเนิดแสง “ไม่น่าเชื่อถือ”การรวมการรับรองแบบสุ่มตามเวลาจริงของนักวิจัยในการทดลองของพวกเขายังมีผลกระทบต่อการใช้งานในอนาคตที่เป็นไปได้เนื่องจากกรอบทฤษฎีของการศึกษาพิสูจน์ว่าโปรโตคอล RNG บางส่วนไม่ขึ้นกับอุปกรณ์ที่ใช้ในการดำเนินการ ตัวอย่างเช่น แหล่งกำเนิดแสงที่ใช้สามารถ “ไม่น่าเชื่อถือ” ได้ – การวิเคราะห์แบบสุ่มไม่ขึ้นกับข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับมัน ตราบใดที่สัญญาณไฟผ่านการวัดการรับรอง คุณสมบัติของอุปกรณ์ที่ผลิตจะไม่ส่งผลต่อคุณภาพของการสุ่มขั้นสุดท้าย ความยืดหยุ่นนี้หมายความว่าโดยหลักการแล้ว RNG ควอนตัมของกลุ่ม
สามารถใช้ได้โดย “บุคคลหรือคอมพิวเตอร์ที่ไม่รู้เรื่องฟิสิกส์ควอนตัม” Walk note ตัวเลขที่ได้รับในลักษณะนี้จะสุ่มได้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่คำนึงถึงความเชี่ยวชาญของผู้ปฏิบัติงาน เขากล่าวเสริม วิธีสร้างเครื่องกำเนิดตัวเลขสุ่มควอนตัมจากโทรศัพท์มือถือ
ทีมวิจัยสามารถสร้างการทดลองโดยใช้ส่วนประกอบที่หาซื้อได้ทั่วไปในราคาประหยัด ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่ทำให้ Drahi จัดส่งการตั้งค่าการทดลองจาก Oxford ไปยังผู้ร่วมเขียนบทของเขาในมอสโก “มันไปถึงที่นั่นและได้ผล” เขากล่าว โดยสังเกตว่าแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะจัดส่งส่วนประกอบทั้งหมดสำหรับอุปกรณ์ควอนตัมที่แปลกใหม่กว่าข้ามทวีป ให้นักวิจัยคนอื่นประกอบเข้าด้วยกันเมื่อมาถึง และจากนั้นสร้างแบบสุ่มได้สำเร็จ ตัวเลขด้วยความเร็วสูงเท่ากัน ระดับของการปฏิบัติจริงนี้ รวมกับวิธีการที่เข้มงวดในการยืนยันการสุ่มของตัวเลขสุ่มและการสร้างตัวเลขเหล่านี้ กำหนดการศึกษานี้เป็นจุดเริ่มต้นที่มีแนวโน้มสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์ควอนตัมในโลกแห่งความเป็นจริงโดยให้การสุ่มที่แท้จริงที่เชื่อถือได้ “มันสามารถนำไปใช้ได้กว้างมาก” Renner สรุป
Credit : affairedsk.com africaieri.org aianattackthesystem.com airase.org alliancepetroleum.net
