量子物理学家推出迄今最“可信赖”随机数生成器
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量子实验的结果本质上是不可预测的。现在，物理学家首次将这一特性与区块链技术相结合，在一个完全透明的过程中生成随机数。
一种基于量子物理学方法产生的真正不可预测的数字串。图片来源：Flavio Coelho/Getty
随机数被用于各种应用，如彩票、陪审员职责选择以及临床试验中安慰剂的分配。开发该新系统的研究人员表示，一个不仅产生真正随机的数字，而且以可追踪、可验证的方式产生数字的过程，可以增加额外的可信度。
他们的方法建立在一种基于量子物理的随机数生成技术之上。该技术由美国国家标准与技术研究院（NIST）的物理学家于2018年首次展示。它使用一种设备产生相互纠缠的光子对，这意味着它们共享一个共同的量子态。每对中的光子被发送到相距约100米的两个测量站，在那里检测它们的偏振以产生一串数字比特（0和1）。
这些比特是真正随机的，因为量子物理学规定，光子在未被探测到之前不具有明确的偏振态，并且测量的结果是随机的。
关键的是，在每个地点，探测进行的方式是随机且独立选择的：两个地点之间的任何协调都需要信号以比光速更快的速度在它们之间传播。然后，美国科罗拉多大学的设备会对结果进行独立检查。
在6月11日《自然》描述的该系统的最新升级中，该团队使第三方能够通过使用区块链技术对测量中的每一步进行时间戳记录来验证该过程。这一改变意味着，任何访问公开可用数据的人都将能够看到该过程是否被篡改过。
该团队还极大提高了系统的效率。“实验中，我们在大约20秒内产生512个比特。”论文合著者、NIST的物理学家Krister Shalm说，“在2018年，这需要10分钟。”
在3月份发表的另一项单独实验中，一个不同的研究小组首次展示了可以使用量子计算机生成随机数。法国量子密码学研究中心Quriosity的数学家Peter Brown表示，该技术“非常好”，并且可能比NIST基于纠缠的实验更容易实现。
但就目前而言，NIST的系统是唯一完全可追踪的系统。
“公共随机性有一些非常好的应用，对这些应用来说，事后验证是一个重要特性。”Brown说，例如，任何被选中履行陪审员职责的人都可以验证他们的选择确实是随机进行的。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09054-3
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