Квантовый фильтр: очистка случайности от «грязных» битов экспресс

Оригинал: "Certified randomness amplification by dynamically probing remote random quantum states"
arXiv:2511.03686 · 2025-11-05 · CC BY 4.0 · 1 мин
Квантовый компьютер с 98 ионами очищает случайность так быстро, что подделке мешает сама скорость света.

Современные криптографические протоколы критически зависят от генерации истинно случайных чисел. Однако стандартные источники энтропии могут быть скомпрометированы — либо из-за внутренних дефектов, либо в результате целенаправленной атаки. Решение предложила группа экспериментаторов, создавших квантовый процессор на 98 ионах, функционирующий как высокоскоростной фильтр: он преобразует «грязный», потенциально предсказуемый сигнал в кристально непредсказуемую последовательность.

В основе метода лежат фундаментальные открытия Джона Белла, Алена Аспе и Антона Цайлингера, касающиеся квантовой запутанности — явления, при котором состояния частиц оказываются мгновенно скоррелированными независимо от разделяющего их расстояния. Внутри процессора ионы запутываются, а затем подвергаются измерению в случайном порядке, который становится известен лишь за миллисекунды до самого акта измерения. Благодаря ограничению, накладываемому скоростью света, любое вмешательство из точки, удалённой более чем на 4500 км, не успело бы достичь процессора за отведённые 30 миллисекунд. Это означает, что даже суперкомпьютер, расположенный в непосредственной близости от источника, оказался бы неспособен подсунуть фальшивый сигнал, не нарушив фундаментальных законов физики.

Таким образом, слабый, предсказуемый входной поток обретает высокую энтропию — меру непредсказуемости, характеризующую степень хаотичности и отсутствия закономерностей. Эксперимент впервые продемонстрировал подобную очистку в удалённом режиме, подтверждая ключевой принцип: доверять случайности можно лишь тогда, когда она опирается на фундамент Стандартной модели и её квантовых законов, исключающих возможность скрытого влияния.

Раньше для усиления случайности требовалось, чтобы источник и измеритель находились в одной лаборатории. Здесь это впервые сделали удалённо, открыв путь к глобальной квантовой криптографии.

Учёные
Ludwig BoltzmannRudolf ClausiusJacob BekensteinStephen HawkingJames Clerk MaxwellEdward Witten
Понятия
улучшение кубитов точность случайность распространение ошибок считывание шифрование защищённая связь вычислительная мощность логический кубит порог ошибок сложность искусственный атом частота ложных тревог снижение шума кубитов декодер чистота память управляющий сигнал гибридный алгоритм квантовая коррекция ошибок