物理学者のチームは、光子と量子力学の法則を使って、保証された乱数生成器を開発したと主張している。
乱数は通信の安全性を確保するために使用され、強力な暗号化には優れた乱数生成器が不可欠です。しかし、乱数が真にランダムであることを保証するのは困難です。
乱数生成器は、改ざん可能な数式や、出力が予測可能なデバイスから生成されることが多い。米国商務省傘下の研究所である国立標準技術研究所（NIST）の研究者たちは、乱数を生成する確実な方法を考案したと考えている。
まず、光子対をエンタングルメント（量子もつれ）させます。これらの光子は、約187メートル離れた個別の検出器に送られ、そこで光の偏光が測定されます。距離が長いため、光子同士は相互作用できません。
光子はエンタングルメント状態にあるため、両方の偏光状態の間には強い相関関係がある。本研究の筆頭著者であり、NISTの数学者でもあるピーター・ビアホースト氏は、この性質は量子力学の予測不可能な性質を記述する証明であるベルの不等式に反するとThe Register紙に説明した。
暗号の専門家が乱数バックドアについて警告
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「ベルテストは、実験結果が測定対象粒子の既存の局所的属性によって左右されるという『局所的隠れた変数理論』を排除するように設計されている」と彼は説明した。
「そのような理論を排除すれば、既存の局所的属性の可能性も排除することになり、測定結果は実際には測定時に発生するランダム性または予測不可能性によるものであるはずだ。」
その結果は少々衝撃的で、水曜日にネイチャー誌に掲載された論文は気の弱い人には向かない。
次に、研究者たちは測定信号をビットに変換し、各光子が0か1になる確率を等しくしました。ベルテストを5500万回以上実行し、毎回2ビットを生成しました。研究者たちは1024ビットを抽出し、真にランダムな数字列を作成することができました。
「特定の古典的情報源が本当に予測不可能であると保証するのは難しい。私たちの量子情報源とプロトコルは、いわばフェイルセーフのようなものだ。私たちの数値を予測できる人は誰もいないと確信している」とビアホルスト氏は述べた。
コインを投げる動作は一見ランダムに見えるかもしれませんが、コインが転がる正確な軌道を観察できれば、その結果を予測することができます。一方、量子ランダム性は真のランダム性です。量子システムだけが、測定の選択と結果の間にこのような統計的相関関係を生み出すことができるため、私たちは量子ランダム性を観測していると確信しています。®
