ETH ज़्यूरिख के शोधकर्ता ने प्रमाणित यादृच्छिकता के लिए क्वांटम एन्टैंगलमेंट का उपयोग करके 'परफेक्ट डाइ' बनाया

ETH ज़्यूरिख के शोधकर्ता, जिनका नेतृत्व रेनातो रेनर कर रहे हैं, ने माइक्रोवेव फोटॉन के माध्यम से 30 मीटर के टनल से जुड़े दो क्यूबिट्स को एंटैंगल करके एक “परफेक्ट डाइ” बनाया, और फिर एक टू-सोर्स एक्सट्रैक्टर के साथ आउटपुट को सुधारा। नेचर में प्रकाशित इस प्रयोग से ऐसी यादृच्छिक संख्याएँ प्राप्त होती हैं, जिनकी अप्रत्याश्यता भौतिकी द्वारा प्रमाणित है, जिससे क्रिप्टोग्राफी और गेमिंग में ऐसे अनुप्रयोग संभव होते हैं, जिनकी क्लासिकल जनरेटर्स की तुलना में कोई क्षमता नहीं है।

ज़्यूरिख के एक 30 मीटर के टनल के अंदर, दो क्यूबिट्स ने माइक्रोवेव की फुसफुसाहटें आदान-प्रदान कीं और ऐसी संख्याएँ बाहर आईं जिन्हें कोई मशीन दोहरा नहीं सकती। रेनाटो रेनर के नेतृत्व में ETH ज़्यूरिख की टीम ने एंटैंगलमेंट और एक दो-स्रोत एक्सट्रैक्टर का उपयोग करके एक ऐसी यादृच्छिकता की धारा तैयार की, जो हार्डवेयर के बारे में मान्यताओं के बजाय भौतिकी द्वारा प्रमाणित है। परिणाम पुराने निर्धारणवाद की सुखद स्थिति में छेद करता है और क्रिप्टोग्राफी और लॉटरी प्रणालियों जैसे व्यावहारिक स्टेक पर सीधे संकेत करता है। प्रकृति में प्रकाशित, यह कार्य तर्क देता है कि अप्रत्याशितता मापन का एक दोष नहीं, बल्कि वास्तविकता की एक स्वाभाविक विशेषता है।

दैनिक जीवन भविष्यवाणीय लगता है, लेकिन क्वांटम भौतिकी हमेशा फर्श खींच लेती है। सबसे छोटे पैमाने पर, परिणामों को निर्धारित किए जाने से इंकार कर दिया जाता है, और यह अनिश्चितता हमारे उपकरणों की एक खामी नहीं है, यह प्रकृति का व्यवहार है। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से पूछा है कि क्या इस अविभाज्य अव्यवस्था को शुद्ध यादृच्छिकता पैदा करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। ETH ज़्यूरिख के शोधकर्ता अब कहते हैं कि हाँ, और उनका सबूत आकर्षक है।

क्रिप्टोग्राफर रेनातो रेन्नर के नेतृत्व में, टीम ने एक “परफेक्ट डाइ” बनाया, जो बिट्स आउटपुट करता है जिन्हें कोई भी भविष्यवाणी नहीं कर सकता, न ही इसके निर्माता। इस सेटअप में लगभग 98 फीट की दूरी पर माइक्रोवेव फोटॉन्स द्वारा जुड़े 2 क्यूबिट्स के बीच क्वांटम एन्टैंगलमेंट का उपयोग किया गया। एक क्यूबिट पर मापन के परिणाम दूसरे क्यूबिट से संबंधित थे, लेकिन व्यक्तिगत परिणाम मौलिक रूप से अज्ञात रहे।

उन मापनों के कच्चे परिणामों को फिर एक “दो-स्रोत एक्सट्रैक्टर” के साथ प्रोसेस किया गया, जो कमजोर यादृच्छिक इनपुट्स को साबित किए गए यादृच्छिक आउटपुट्स में शुद्ध करता है। दावा भौतिकी पर आधारित है, न कि उपकरण के आंतरिक भागों पर भरोसा करने पर। दूसरे शब्दों में, यादृच्छिकता प्रयोग की संरचना और क्वांटम सिद्धांत द्वारा प्रमाणित है। यह कार्य Nature में प्रकाशित हुआ है, और इसमें बेल परीक्षण शोध के दशकों का समर्थन है जो छिपे हुए क्लासिकल चरों को अस्वीकार करता है।

यह दृष्टिकोण उन सामान्य जनरेटर्स से भिन्न है जो एल्गोरिदम या अव्यवस्थित वातावरण के शोर पर निर्भर करते हैं। यहाँ, आउटपुट क्वांटम यांत्रिकी के नियमों से जुड़ा हुआ है। तत्काल लक्ष्य क्रिप्टोग्राफी है, जहाँ कुंजी सुरक्षा अप्रत्याशितता पर टिकी हुई है। बैंक, क्लाउड प्रदाता, और हार्डवेयर सुरक्षा मॉड्यूल इन प्रमाणित बिट्स को कुंजी उत्पादन, सुरक्षित बूट, और उच्च-जोखिम ऑथेंटिकेशन में शामिल कर सकते हैं।

गेमिंग और लॉटरी भी स्पष्ट उम्मीदवार हैं, हालांकि स्केलिंग और लागत गति निर्धारित करेगी। शोधकर्ता इस परिणाम को क्वांटम लाभ के सबूत के रूप में भी प्रस्तुत करते हैं, एक ऐसा क्षेत्र जहाँ क्लासिकल मशीनें गारंटी के साथ मिलने में असमर्थ हैं। डेवलपर्स और सीआईएसओ के लिए, व्यावहारिक संदेश सरल है: भौतिकी-आधारित एंट्रॉपी सुरक्षा आर्किटेक्चर के निचले स्तर को बढ़ा सकती है, जो अभी भी प्सीडो-रैंडम बीज पर निर्भर हैं।

उपकरणों और प्रोटोकॉलों के अलावा, यह परिणाम एक लंबे समय से चल रहे विवाद को बढ़ावा देता है। यदि कुछ आउटपुट्स को निश्चित रूप से भविष्यवाणी के बाहर हैं, तो अनिश्चितता केवल अज्ञानता नहीं है, बल्कि यह वास्तविकता में समाहित है। इससे क्वांटम यांत्रिकी के संभाव्यता सिद्धांत का समर्थन होता है और छिपे हुए निर्धारणवादी व्याख्याओं के लिए स्थान संकुचित होता है। यह जोखिम मॉडल को भी पुनः परिभाषित करता है: कुछ अनिश्चितता को औसत करके दूर नहीं किया जा सकता, केवल सम्मानित किया जा सकता है और, जैसा कि यहाँ दर्शाया गया है, समायोजित किया जा सकता है।