El pin aleatorio es increíblemente útil. Las personas a menudo tiran de pajitas, dados o voltean monedas para tomar decisiones adecuadas. Los números aleatorios pueden permitir que los auditores hagan una elección completamente neutral. El azar en seguridad también es clave. Si la contraseña o los números de código tienen una cadena insoportable, es difícil de romper. Muchos de nuestros sistemas criptográficos utilizan generadores de números aleatorios para producir claves seguras hoy.
Pero, ¿cómo sabes que los números aleatorios son realmente aleatorios? El algoritmo de computadora clásico solo puede crear un número aleatorio, y una persona puede tener suficiente información sobre el algoritmo o el sistema o puede manipular o predecir el siguiente número. Las manos pueden girar una mano en la mano a los resultados de la cabeza o la cola. Incluso la moneda más cautelosa puede ser parcial. Con un estudio considerable, sus resultados pueden predecirse.
“Real Random es algo que nada puede predecir en el universo”, dijo Cristian Shalm, físico del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) (NIST). Shalm agregó que si un generador de números aleatorios usa un proceso aleatorio en la naturaleza, sería difícil confirmar que esos números son realmente aleatorios.
Einstein creía que la naturaleza no era aleatoria, famosa dice que “Dios no juega detalles con el universo”. Desde entonces, los científicos han demostrado que Einstein estaba equivocado. A diferencia del algoritmo específico o informático, la mecánica cuántica es naturalmente aleatoria. Mientras experimenta un cuántico llamado Bell Test, Shalm y su equipo han convertido esta fuente de REAL QUANTUM AROY en un servicio de números aleatorios capaces y certificados.
“Si Dios juega con el universo, puedes convertirlo en el mejor generador de números aleatorios que permite el universo”, dijo Shalm. “Realmente queríamos sacar esta experiencia del laboratorio y convertirla en un servicio público útil”.
Para hacer esto, los investigadores y colegas de NIST en la Universidad de Bolder de Colorado formaron un tocino aleatorio (Kirby) de la Universidad de Colorado. Kirby produce números aleatorios automáticamente y transmite diariamente a través de un sitio web para usar cualquier persona.
El centro de este servicio tiene una prueba de toros de propiedad NIST, que proporciona resultados realmente aleatorios. Este PIN aleatorio actúa como una materia prima que el resto de los investigadores “mejoran” en números aleatorios publicados por el tocino.
La prueba de campana mide una pareja de fotones “confundidos”, cuyas características también están relacionadas con cuando se separa de una amplia distancia. Cuando los investigadores miden la partícula de un individuo, el resultado es aleatorio, pero las características de la pareja están más asociadas con el permiso de la física clásica, lo que ayuda a los investigadores a confirmar el aleatorio. Einstein llamó a esta no localidad cuántica “acción aterradora de distancia”.
Este es el primer servicio de generador de números aleatorios que utiliza la no localidad cuántica como fuente de su número, y es la fuente más transparente de números aleatorios hasta la fecha. La razón de esto es que los resultados están más certificados y respetados que nunca.
“Kirby es uno de los primeros servicios disponibles públicamente que funciona con una ventaja cuántica viable. Este es un gran hito para nosotros”, dijo Shalm. “La calidad y el origen de estos bits aleatorios se pueden confirmar directamente de tal manera que los generadores de números aleatorios tradicionales no puedan hacerlo”.
El NIST realizó una de las primeras pruebas de campana experimental completas en 2015, que estableció firmemente que la mecánica cuántica era realmente aleatoria. En 2018, el NIST comenzó a usar estas pruebas de campana para hacer de la primera fuente del mundo la primera fuente aleatoria.
Sin embargo, es difícil convertir estas comunicación cuántica en un número aleatorio. El primer progreso de Bell Test Nist fue necesario durante unas pocas horas para caminar durante meses, y tardó mucho tiempo en recopilar suficientes datos para producir 512 bits de Real Random. Shalm y el equipo han pasado en los últimos años para fortalecer la experiencia y ejecutarla automáticamente para que puedan proporcionar números aleatorios de acuerdo con la demanda. En sus primeros 40 días de operación, el protocolo produjo 7,454 veces números aleatorios, que es una tasa de éxito del 99.7 %.
Este proceso comienza con la producción de un par de fotones confundidos dentro de un cristal especial de 9 revestimientos. Photon viaja a través de la fibra óptica para separar los laboratorios en los extremos opuestos de la sala. Una vez que los fotones llegan a los laboratorios, se mide su polarización. Los resultados de estas mediciones son realmente aleatorios. Este proceso se repite 250,000 veces por segundo.
NIST ha transformado millones de monedas cuánticas en un programa de computadora en la Universidad de Colorado Bolder. Se utilizan etapas especiales de procesamiento y protocolos rigurosos para cambiar los resultados de la medición cuántica en el fotón confundido en 512 bits aleatorios de código binario (0s y 1s). El resultado es un conjunto de bits aleatorios que no se pueden predecir, incluso Einstein. En algunos aspectos, este sistema actúa como la mejor moneda del universo.
El NIST y sus colegas aumentaron su capacidad para detectar y confirmar cada paso en el proceso de aleatorio. Desarrolló el Protocolo Twin, que es un nuevo conjunto de tecnologías de blockchain compatibles con cuántica que permiten a varias organizaciones diferentes trabajar juntas para producir y confirmar PIN aleatoria de la prueba de toros. El protocolo gemelo marca cada conjunto de datos para tocino con hash. El hash se utiliza en la tecnología blockchain para marcar los conjuntos de datos con huellas digitales, que pueden identificar y examinar cada bloque de datos.
Jasper Paulfrey, asistente de investigación de la Universidad de Colorado Bolder, explicó que el protocolo Gemelo permite a cualquier usuario confirmar los datos detrás de cada número aleatorio. El protocolo puede permitir que otros números aleatorios se unan al hashtag, lo que crea una red de pin aleatorio en la que todos contribuyen a él pero no tienen control individual.
Agregar estas cadenas hash entre sí es una marca de tiempo, y los datos para el tocino combinan la estructura de datos juntas. También proporciona seguridad, lo que permite a los participantes del protocolo Gemelo encontrar inmediatamente la manipulación de datos.
Paulfrey agregó: “El protocolo gemelo nos permite todos estos patrocinadores para conectarlos al tapiz de la confianza”.
Cambiar un problema complejo de física cuántica en un servicio público es la razón por la cual este trabajo apeló a Gautam Kauri, un estudiante graduado del proyecto. Todo el proceso es de código abierto y está disponible para el público, lo que no solo puede ser examinado por cualquier persona, sino que también permite que el tocino haga su generador de números aleatorios.
Kirby se puede usar en cualquier lugar, un número aleatorio de fuentes públicas independientes será útil, como elegir candidatos al jurado, tomar decisiones aleatorias para auditoría o asignar recursos a través de una lotería pública.
Kauri agregó: “Quería hacer algo que sea útil. Esto es algo bueno que es una parte moderna de la ciencia básica”. “Nest es un lugar donde tienes la libertad de seguir los proyectos que son caros pero que te proporcionarán algo útil”.
