一台量子機器首次利用糾纏態量子比特生成了一個被認證為真正隨機的數位，展示了一項連最強大的超級計算機都無法企及的實用功能。

來自美國和英國的研究人員在Quantinuum公司的56量子比特計算機上，將現有的量子霸權實驗進行了重新利用，擲出了“上帝的骰子”。結果產生了一個如此隨機的數位，以至於任何物理定律都無法預測。

隨著網路安全威脅的日益增加，量子技術正變得對安全的電子通信至關重要。

Quantinuum公司總裁兼首席執行官Rajeeb Hazra表示，這是一個“關鍵的里程碑，它將量子計算牢固地帶入了實用性的現實應用領域”。

幾年前，德克薩斯大學奧斯丁分校的計算機科學家Scott Aaronson和Shih-Han Hung提出了一種基於隨機電路抽樣生成可認證隨機比特的方法。這種方法旨在測試設備以最少的經典操作從其量子比特中提取盡可能多的量子能力。

Aaronson說：“當我最初在2018年提出我的認證隨機性協定時，我不知道需要等待多久才能看到它的實驗演示。”

“在原始協定的基礎上進行構建並實現它，是利用量子計算機為實際的密碼學應用生成可認證隨機比特的第一步。”

當我們擲骰子、抽牌或者思考一個十億以內的數位時，我們的行為都是無數規則的組合，每條規則都像鐘擺的擺動一樣，從根本上是可靠且可預測的。即使是像熔岩燈中蠟的漩渦這樣的混沌現象，從理論上講，也受到熱力學的支配。

儘管這個規則網路看起來可能很複雜，但事實上，物理學預先決定了每條規則只有一個結果，這為足夠聰明的計算機留下了可被利用的模式。這並不是你所期望的，尤其當你希望你的加密方式牢不可破，或者你的《龍與地下城》半精靈聖騎士擁有真正隨機的魅力值時。

量子物理學遵循一套不同的規則，這套規則本身就內置了一個隨機數生成器，用於決定粒子的屬性。據我們所知，附近沒有任何隱藏的機制能夠讓超級計算機巧妙地押注。

研究團隊將56個“量子骰子”的命運聯繫在一起，並使用Aaronson和Hung的協定來最大限度地減少經典物理學的干擾，迫使Quantinuum的設備解決一系列依賴其隨機選擇過程的問題。

為了確保最終結果足夠隨機，研究人員使用一種標準化基準協定，跨多個超級計算機驗證了結果。該協定將量子伺服器的結果與理論理想值進行比較。

憑藉每秒超過一千萬億次運算(1.1百億億次浮點運算)的綜合性能，這些計算機給出的分數輕鬆超過了真正隨機性的基準。這一結果毫無疑問地表明，該解決方案沒有任何漏洞能夠被一組先進的超級計算機在足夠的時間內找到並破解。

利用量子不確定性來生成隨機比特本身並不新鮮。然而，通過互聯網訪問Quantinuum最近升級的System Model H2量子計算機來執行這項任務，該團隊證明瞭“選數位”這個終極遊戲可能很快就會被世界上幾乎任何人所玩。

Hazra說：“我們認證量子隨機性的應用不僅展示了我們離子阱技術無與倫比的性能，而且為交付穩健的量子安全性和在金融、製造等行業實現先進類比設定了新的標準。”

本文譯自 ScienceAlert，由 BALI 編輯發佈。