量子計(jì)算機(jī)在 Scientific First 中生成真正的隨機(jī)數(shù)

量子機(jī)器首次使用糾纏量子比特生成了一個(gè)被認(rèn)證為真正隨機(jī)的數(shù)字，展示了一種方便的功能，其物理性能甚至超出了最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

來(lái)自美國(guó)和英國(guó)的研究人員將現(xiàn)有的量子霸權(quán)實(shí)驗(yàn)重新用于Quantinuum 的56 量子比特計(jì)算機(jī)到擲上帝的骰子.結(jié)果是一個(gè)如此隨機(jī)的數(shù)字，任何物理學(xué)都無(wú)法預(yù)測(cè)它。

量子技術(shù)對(duì)安全的電子通信如網(wǎng)絡(luò)安全威脅增加.

計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Rajeeb Hazra，Quantinuum 總裁兼首席執(zhí)行官，說(shuō)這是“一個(gè)關(guān)鍵的里程碑，它帶來(lái)了量子計(jì)算堅(jiān)定地進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。

幾年前，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Scott Aaronson 和 Shih-Han Hung提出了一種方法生成經(jīng)過(guò)認(rèn)證的隨機(jī)位隨機(jī)電路采樣– 一種測(cè)試設(shè)備以最少的經(jīng)典修補(bǔ)從其量子比特中榨取盡可能多的量子魔法的能力的方法。

“當(dāng)我在 2018 年首次提出我的認(rèn)證隨機(jī)性方案時(shí)，我不知道我需要等待多長(zhǎng)時(shí)間才能看到它的實(shí)驗(yàn)演示?！?a>說(shuō)亞倫森。

“建立在原始協(xié)議的基礎(chǔ)上并實(shí)現(xiàn)它是使用量子計(jì)算機(jī)為實(shí)際加密應(yīng)用程序生成經(jīng)過(guò)認(rèn)證的隨機(jī)位。

當(dāng)我們擲骰子、選牌或想出 1 到 10 億之間的數(shù)字時(shí)，我們的行動(dòng)是無(wú)數(shù)規(guī)則的組合，每條規(guī)則都像鐘擺的擺動(dòng)一樣從根本上可靠和可預(yù)測(cè)。即使是像熔巖燈墻中的蠟漩渦是 - 理論上 - 命中注定的熱力學(xué).

盡管這個(gè)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)看起來(lái)很復(fù)雜，但事實(shí)上，它們都被物理學(xué)預(yù)先確定為具有單一結(jié)果，這為可以被足夠智能的計(jì)算機(jī)利用的模式留下了空間。當(dāng)您希望您的加密無(wú)法破解，或者您的龍與地下城半精靈圣騎士擁有真正隨機(jī)的魅力分?jǐn)?shù)時(shí)，這不是您想要的。

量子物理學(xué)遵循一組不同的規(guī)則，其中一條規(guī)則有自己的內(nèi)置隨機(jī)數(shù)生成器來(lái)確定粒子的屬性。據(jù)我們所知，附近沒(méi)有隱藏的因素可以讓超級(jí)計(jì)算機(jī)巧妙地對(duì)沖它的賭注。

該團(tuán)隊(duì)將 56 個(gè)“量子骰子”的命運(yùn)拼接在一起，并使用 Aaronson 和 Hung 的協(xié)議來(lái)最大限度地減少經(jīng)典物理學(xué)的侵入，迫使 Quantinuum 的設(shè)備解決一系列依賴于其隨機(jī)選擇過(guò)程的問(wèn)題。

為了確保最終結(jié)果符合適當(dāng)隨機(jī)性的要求，研究人員使用標(biāo)準(zhǔn)化基準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議它將 Quantum Server 的結(jié)果與理論理想進(jìn)行了比較。

憑借每秒超過(guò) 100 萬(wàn)億次作 （1.1百億億次浮點(diǎn)運(yùn)算），計(jì)算機(jī)會(huì)給這個(gè)過(guò)程打分，很容易通過(guò)真正隨機(jī)性的基準(zhǔn)測(cè)試。這一結(jié)果毫無(wú)疑問(wèn)，如果有足夠的時(shí)間，該解決方案不包含一組高級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)和解開的漏洞。

使用量子不確定性生成隨機(jī)比特并不新鮮本身。然而，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn) Quantinuum 最近升級(jí)的 System Model H2 量子計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行任務(wù)，該團(tuán)隊(duì)展示了“選擇數(shù)字”的終極游戲很快就會(huì)被世界各地的幾乎任何人玩。

“我們對(duì)認(rèn)證量子隨機(jī)性的應(yīng)用不僅展示了我們的囚禁離子技術(shù)無(wú)與倫比的性能?！?a>說(shuō)Hazra，“但為提供強(qiáng)大的量子安全性和在金融、制造等行業(yè)實(shí)現(xiàn)高級(jí)模擬設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)。

這項(xiàng)研究發(fā)表在自然界.

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