ETH Zürih Araştırmacıları, Doğrulanmış Rastgelelik İçin Kuantum Entanglement Kullanarak 'Mükemmel Zar' Geliştiriyor

ETH Renato Renner liderliğindeki Zürih araştırmacıları, 30 metrelik bir tünel aracılığıyla mikrodalga fotonlarla bağlanmış iki kubit entangle ederek “mükemmel bir zar” oluşturdu ve çıktıyı iki kaynaklı bir çıkarıcıyla iyileştirdi. Nature'da yayımlanan bu deney, fizik tarafından doğrulanmış rastgele sayılar üretiyor ve klasik jeneratörlerin ulaşamayacağı kriptografi ve oyunlarda uygulamalara işaret ediyor.

Zürih'te 30 metrelik bir tünelin içinde iki kubit, mikrodalga fısıltıları alışverişinde bulundu ve ortaya çıkan sayılar, hiçbir makinenin sorgulayamayacağı şekilde çıktı. Renato Renner liderliğindeki bir ETH Zürih ekibi, dolanıklık ve iki kaynaklı çıkarıcı kullanarak, donanım hakkında yapılan varsayımlar yerine fizik tarafından sertifikalanmış bir rastgelelik akışı üretti. Bu sonuç, determinizmin eski konforunu sorgularken kriptografi ve loteri sistemleri gibi pratik uygulamalara doğru yöneldi. Nature'da Yayınlandı, çalışma, öngörülemezliğin bir ölçüm hatası değil, gerçekliğin yerleşik bir özelliği olduğunu savunuyor.

Günlük yaşam öngörülebilir gibi görünse de, kuantum fiziği sürekli olarak zemini çekiyor. En küçük ölçeklerde, sonuçlar sabitlenmekten kaçınıyor ve bu belirsizlik, araçlarımızın bir hatası değil, doğanın nasıl davrandığı. Bilim insanları uzun süredir bu temel kaosun, saf rastgelelik üretmek için kullanılabilip kullanılamayacağını soruyordu. ETH Zürih'teki araştırmacılar şimdi evet diyor ve kanıtları çarpıcı.

Kriptograf Renato Renner liderliğindeki ekip, oluşturdukları “mükemmel zar” adını verdikleri, çıktıları hatta yaratıcıları bile tahmin edemeyeceği bitler üreten bir sistem inşa etti. Kurulum, yaklaşık 98 ayak boyunca mikrodalga fotonlarla bağlanan 2 kubit arasındaki kuantum bükülmesini kullandı. Bir kubit üzerindeki ölçümler diğeriyle korelasyon gösteriyordu, ancak bireysel sonuçlar temelde bilinemez kalıyordu.

Bu ölçümlerin ham sonuçları daha sonra, zayıf rastgele girdileri kanıtlanabilir şekilde rastgele çıktılar haline getiren bir “iki kaynaklı çıkarıcı” adlı teknikle işlendi. Bu iddia, cihazın iç yapısına güvenmek yerine fizik üzerine kuruludur. Başka bir deyişle, rastgelelik, deneyin yapısı ve kuantum teorisi tarafından sertifikalanır. Bu çalışma Nature dergisinde yayımlanmıştır ve gizli klasik değişkenleri hariç tutan on yıllar süren Bell testi araştırmalarına dayanmaktadır.

Bu yaklaşım, algoritmaları veya karmaşık çevresel gürültüyü kullanan tipik jeneratörlerden farklıdır. Burada çıktı, kuantum mekaniğinin yasalarına dayanır. Hedef hemen kriptografi; anahtar güvenliği, öngörülemezlik üzerinde yaşar ya da ölür. Bankalar, bulut sağlayıcıları ve donanım güvenlik modülleri, bu sertifikalı bitleri anahtar üretimi, güvenli başlatma ve yüksek riskli kimlik doğrulamaya yönlendirebilir.

Oyunlar ve çekilişler de açık adaylar, ancak ölçeklenebilirlik ve maliyet hızı belirleyecektir. Araştırmacılar, sonucu, klasik makinelerin garantiyi karşılayamadığı bir alanda kuantum avantajının kanıtı olarak sunuyor. Geliştiriciler ve CISO'lar için pratik mesaj basit: fiziksel temelli entropi, hala pseudo-rastgele çekirdeklerden bağımlı olan güvenlik mimarilerinin alt sınırını yükseltebilir.

Araçlar ve protokollerin ötesinde, bu sonuç uzun süredir devam eden bir tartışmayı etkiliyor. Eğer belirli çıktılar önceden tahmin edilemezse, belirsizlik sadece bilgi eksikliği değil, gerçekliğe gömülmüş demektir. Bu, kuantum mekaniğinin olasılıkçı görüşünü destekler ve gizli belirleyicilik açıklamaları için kalan alanı daraltır. Aynı zamanda risk modellerini yeniden tanımlar: bazı belirsizlikler ortalama alınarak yok edilemez, sadece saygı gösterilebilir ve burada gösterildiği gibi kullanılabilir.