S náhodnými čísly to není jednoduché. Kredit: Zocchihedron Man / Wikimedia Commons.

Cédric Bruynsteen.

Kredit: Universiteit Gent.

Náhodná čísla přitom nutně potřebují v celé řadě odvětví, od fyziků, matematiků, statistiků a inženýrů, až po kryptografy a tvůrce počítačových her. Tuto poptávku obvykle řeší rozmanité generátory pseudonáhodných čísel, které pomocí deterministických algoritmů vytvářejí čísla, co sice připomínají náhodná čísla, ale ve skutečnosti náhodná nejsou. Klíčová je přitom (ne)předpověditelnost takových čísel a generátory pseudonáhodných čísel jsou vždy předpověditelné, byť někdy jen velmi obtížně.

Logo. Kredit: Universiteit Gent.

Moderním řešením tohoto úporného problému jsou kvantové generátory, které díky ryzí nepředpověditelnosti v říši kvantové mechaniky poskytují opravdová náhodná čísla. V současné době se ke generování kvantových náhodných čísel obvykle využívají kvantové stavy vakua. Tento postup funguje, ale není zase tak rychlý.

Cédric Bruynsteen z belgické Universiteit Gent a jeho spolupracovníci navrhli novou technologii, která s využitím optoelektronických integrovaných obvodů a digitálního filtrování, redukujícího informační šum, těží skutečná náhodná čísla z říše kvant doposud nevídanou rychlostí 100 gigabitů za sekundu. Jde o nový rekord v rychlosti generování náhodných čísel z kvantových stavů vakua, který překonává předchozí rekord o jeden řád.

Bruynsteenův tým vytvořil stabilní a prakticky použitelný ultrarychlý a zároveň bezpečný generátor kvantových náhodných čísel, který se může uplatnit v podobě platformy na škále čipů, například v nových generacích aplikací pro komunikaci či kryptografii.

Literatura

Science Alert 1. 4. 2023.

PRX Quantum 4: 010330.