彩票、事故和骰子-我们周围的世界充满了不可预测的事件。然而，生成一个真正随机的数字序列用于加密仍然是一项令人惊讶的艰巨任务。
现在，研究人员使用了一个令人费解的实验，该实验依赖于爱因斯坦的相对论和描述亚原子粒子概率性质的量子力学，产生一系列保证随机的数字。
如果你派一组人尽可能仔细地检查我们的实验组件，然后让他们试着预测这些随机数之后会是什么，他们根本无法预测，这项研究的合著者、科罗拉多州博尔德市国家标准与技术研究所（NIST）的数学家彼得比尔霍斯特（Peter Bierhorst）告诉《生活科学》。[世界上最美丽的方程式]
计算机到处使用随机数作为密钥来锁定或解锁加密信息。许多生成这些密钥的过程——比如现在可能在你的计算机上的随机数生成器——使用一种算法，它吐出一个看似任意的数字串。其他方法试图利用现实世界的随机性，例如测量击键之间的时间长度或计算机服务器的波动温度，以产生随机数。
，但此类方法仍然容易受到攻击。精明的黑客要么篡改随机数生成器，要么学习它的基本原理，找出它将产生哪些数字。2012年，安全研究人员发现，数以万计的互联网服务器由于依赖质量低劣的随机数发生器而容易受到黑客攻击。另一方面，
纠缠光子
量子力学提供了真正的随机结果。例如，轻粒子或光子可以指向上或指向下。在被测量之前，粒子处于叠加状态，在这种状态下，一旦被测量，它有50%的机会向上指向，50%的机会向下指向。研究人员说，它的最终结果可以证明是随机的，但使用这个属性生成数字仍然有些问题。
“假设我给你一个光子，”比尔霍斯特说我说，“哦，它处于一个上下叠加的状态。”他说，“经过测量，光子原来是向下的，这是一个没人能提前预测的结果。”
，但现在你会说，“我怎么知道光子不总是向下的？”比尔霍斯特补充道。换句话说，没有办法证明，对于任何单个光子，它在被测量之前处于叠加状态。为了解决这个难题，比尔霍斯特和他的同事给了每个光子一个伙伴。这些光子对彼此纠缠在一起，这意味着它们的性质永远联系在一起。[信息图表：量子纠缠的工作原理]
在他们的实验中，研究人员随后将这两个光子发送到实验室的两端，相距613英尺（187米），并测量它们的性质。由于它们的纠缠，光子总是返回协调的结果；如果一个被发现是向上的，另一个总是向下的。
因为它们相距太远，光子没有办法讨论它们完美的锁步同步，除非它们能够发送比光速快的信号，这违反了爱因斯坦的相对论。因此，这两个光子可以作为对一个anot的检查她保证在被测量之前它们实际上处于叠加状态，并且它们的结果是真正随机的，研究人员说。比利时布鲁塞尔自由大学的量子物理学家Stefano Pironio今天（4月11日）在《自然》杂志上描述了这种新方法。他说：
“你可以说他们已经建立了终极量子随机数发生器。”，这种方法花费了大约10分钟的时间来产生1024个随机字符串，而当前的密码过程需要更快的数字生成器。
这项新技术的第一次实际应用将在它被纳入NIST的随机信标时出现，这是研究不可预测性的研究人员研究随机性的公共来源，Bierhorst他说：
，但他补充说，他希望实验装置有一天能缩小到足以装在计算机芯片上，并有助于创建“不可破解”的信息。
最初发表在《生命科学》杂志上。