ETH นักวิจัยจากซูริกที่นำโดยเรนาโต เรเนอร์ ได้สร้าง “ลูกเต๋าที่สมบูรณ์แบบ” โดยการพันกันของควอนตัมบิตสองตัวที่เชื่อมต่อกันผ่านอุโมงค์ยาว 30 เมตรด้วยโฟตอนไมโครเวฟ แล้วปรับปรุงผลลัพธ์ด้วยตัวดึงข้อมูลจากแหล่งสองแห่ง การทดลองที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ให้ตัวเลขสุ่มที่ความไม่สามารถคาดเดาได้ได้รับการรับรองโดยฟิสิกส์ ซึ่งชี้ให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้งานในด้านการเข้ารหัสลับและการพนันที่ตัวสร้างแบบคลาสสิกไม่สามารถเทียบได้
ประเด็นสำคัญ:
- ทีม ETH ของเรนาโต เรเนอร์ เชื่อมต่อควอนตัมบิต 2 ตัวเป็นระยะทาง 30 เมตร เพื่อสร้างความสุ่มที่ได้รับการรับรอง
- การศึกษาธรรมชาติสามารถเสริมสร้างการเข้ารหัสลับ เกม และระบบความปลอดภัยให้แข็งแกร่งยิ่งขึ้นเหนือวิธีการแบบคลาสสิก
- ETH ผลการวิจัยของซูริกสนับสนุนข้อได้เปรียบเชิงควอนตัมและอาจเปลี่ยนรูปแบบความปลอดภัยหลังปี 2026
ภายในอุโมงค์ยาว 30 เมตรในซูริก ควอนตัมบิตสองตัวแลกเปลี่ยนเสียงกระซิบไมโครเวฟ และผลลัพธ์ที่ได้คือตัวเลขที่เครื่องจักรใดๆ ไม่สามารถคาดเดาได้ ทีม ETH ซูริก ที่นำโดยเรนาโต เรเนอร์ ใช้การพันกันและตัวดึงข้อมูลจากสองแหล่งเพื่อสร้างชุดตัวเลขสุ่มที่ได้รับการรับรองโดยฟิสิกส์ ไม่ใช่โดยสมมติฐานเกี่ยวกับฮาร์ดแวร์ ผลลัพธ์นี้ท้าทายความมั่นใจเดิมๆ ของลัทธิเชิงเหตุผล และชี้ไปที่การใช้งานจริง เช่น ระบบเข้ารหัสและระบบจับรางวัล ตีพิมพ์ใน Nature งานวิจัยนี้โต้แย้งว่า ความไม่สามารถคาดเดาได้ไม่ใช่ข้อบกพร่องของการวัด แต่เป็นคุณสมบัติที่มีอยู่ตามธรรมชาติของความเป็นจริง
การสั่นสะเทือนของความสุ่ม: ฟิสิกส์ควอนตัมท้าทายลัทธิเชิงเหตุผล
ชีวิตประจำวันรู้สึกคาดเดาได้ แต่ฟิสิกส์ควอนตัมยังคงดึงพรมออกใต้เท้าเราอยู่เสมอ ในระดับเล็กที่สุด ผลลัพธ์ปฏิเสธที่จะถูกจับต้องได้ และความไม่แน่นอนนี้ไม่ใช่ข้อบกพร่องของเครื่องมือของเรา แต่เป็นวิธีที่ธรรมชาติทำงาน นักวิทยาศาสตร์เคยตั้งคำถามมานานแล้วว่า ความวุ่นวายที่ไม่สามารถลดทอนได้นี้สามารถนำมาใช้ผลิตความสุ่มบริสุทธิ์ได้หรือไม่ นักวิจัยที่ ETH ซูริกตอนนี้บอกว่าได้แล้ว และหลักฐานของพวกเขาโดดเด่นมาก
การทดลอง ETH ซูริก: ลูกเต๋าที่สมบูรณ์แบบแบบแรกของโลก
ภายใต้การนำของนักวิทยาการเข้ารหัส Renato Renner ทีมงานได้สร้างสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า “ลูกเต๋าสมบูรณ์แบบ” ซึ่งเป็นระบบที่สร้างบิตที่ไม่มีใครสามารถคาดเดาได้ แม้แต่ผู้สร้างเอง การตั้งค่าใช้การพัวพันเชิงควอนตัมระหว่าง 2 คิวบิตที่เชื่อมต่อกันด้วยโฟตอนไมโครเวฟเป็นระยะทางประมาณ 98 ฟุต การวัดที่คิวบิตหนึ่งมีความสัมพันธ์กับอีกคิวบิตหนึ่ง แต่ผลลัพธ์แต่ละผลลัพธ์ยังคงไม่สามารถรู้ได้โดยพื้นฐาน
ผลดิบจากการวัดเหล่านั้นถูกประมวลผลด้วย “ตัวดึงแหล่งสองแห่ง” เทคนิคที่ทำให้ข้อมูลสุ่มที่อ่อนแอกลายเป็นผลลัพธ์ที่พิสูจน์ได้ว่าสุ่มแท้จริง ข้ออ้างนี้อิงอยู่บนฟิสิกส์ ไม่ได้อิงจากการเชื่อถือส่วนภายในของอุปกรณ์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความสุ่มนั้นได้รับการรับรองโดยโครงสร้างของการทดลองและทฤษฎีควอนตัมเอง งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน Nature และอิงจากงานวิจัยการทดสอบเบลล์หลายทศวรรษที่ปฏิเสธตัวแปรคลาสสิกที่ซ่อนอยู่
การสมัครและข้อได้เปรียบของควอนตัม
วิธีการนี้แตกต่างจากเครื่องกำเนิดทั่วไปที่พึ่งพาอัลกอริทึมหรือเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อมที่ยุ่งเหยิง ที่นี่ ผลลัพธ์ถูกผูกมัดกับกฎหมายของกลศาสตร์ควอนตัม เป้าหมายทันทีคือการเข้ารหัสลับ ซึ่งความปลอดภัยของกุญแจขึ้นอยู่กับความไม่สามารถคาดเดาได้ ธนาคาร ผู้ให้บริการคลาวด์ และโมดูลความปลอดภัยทางฮาร์ดแวร์สามารถนำบิตที่ได้รับการรับรองเหล่านี้ไปใช้ในการสร้างกุญแจ การบูตอย่างปลอดภัย และการยืนยันตัวตนที่มีความเสี่ยงสูง
เกมและลอตเตอรีก็เป็นตัวเลือกที่ชัดเจนเช่นกัน แม้ว่าการขยายขนาดและต้นทุนจะเป็นตัวกำหนดจังหวะ การวิจัยยังตีความผลลัพธ์นี้เป็นหลักฐานของข้อได้เปรียบเชิงควอนตัม ซึ่งเป็นโดเมนที่เครื่องคลาสสิกไม่สามารถเทียบเท่าการรับประกันได้ สำหรับนักพัฒนาและซีไอโซ ข้อความเชิงปฏิบัติคือเรียบง่าย: ความไม่แน่นอนที่อิงจากฟิสิกส์สามารถยกระดับพื้นฐานของสถาปัตยกรรมความปลอดภัยที่ยังคงพึ่งพาเมลล์แบบสุ่มเทียม
คำถามเชิงปรัชญา: ความวุ่นวายอยู่ที่ใจกลางของจักรวาล
นอกจากเครื่องมือและโปรโตคอลแล้ว ผลลัพธ์นี้ยังผลักดันการอภิปรายที่ยืดเยื้อมานาน หากผลลัพธ์บางอย่างพิสูจน์ได้ว่าเกินกว่าการคาดการณ์ ความไม่แน่นอนจึงไม่ใช่เพียงความไม่รู้ แต่เป็นส่วนหนึ่งของความเป็นจริง ซึ่งสนับสนุนมุมมองแบบความน่าจะเป็นของกลศาสตร์ควอนตัมและลดช่องว่างสำหรับคำอธิบายแบบกำหนดล่วงหน้าที่ซ่อนอยู่ นอกจากนี้ยังเปลี่ยนกรอบของแบบจำลองความเสี่ยง: ความไม่แน่นอนบางอย่างไม่สามารถลดลงได้ด้วยการเฉลี่ย แต่ต้องได้รับการให้เกียรติ และตามที่แสดงไว้ที่นี่ คือสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้