告别抛硬币：世界首个可验证的“真随机数”发生器问世

来源 | NewScientist

作者 | Michael Brooks

从儿时的“点兵点将”到决定命运的掷骰子，人类始终在探寻真正的随机选择。然而，科学家会明确指出，这些方法均缺乏足够的随机性——只要能够掌握所有初始条件（例如骰子的精确出手角度、力度），其结果完全可以被预测。

实际上，真正的随机性确实存在，它深深植根于宇宙最基本的法则——量子力学之中。如今，科学家们借助这一原理，成功打造出世界上首个公开可用、可追溯验证的真随机数发生器，名为“科罗拉多大学随机信标”（CURBy）。

为何我们需要“真随机”？

你或许会认为，抛硬币也不失为一种可行的方式。但英国诺丁汉特伦特大学的计算机科学家奈米塔里·阿金卡指出：“人们并未意识到，若缺乏随机性，数字生活将既不安全也不公平。”

每次登录安全网站或生成密码时，背后都有随机数在发挥作用。机器学习、彩票抽奖，甚至司法系统中的陪审员遴选，都高度依赖随机性来确保公正。例如，智利政府会对官员进行随机税务审计，但被选中者常常抱怨系统存在“暗箱操作”。若能运用一个来源透明、过程可查的真随机系统，这类质疑将自然消解。

CURBy的奥秘：量子纠缠

那么，CURBy是如何实现“真随机”的呢？答案在于一种被称作“量子纠缠”的神奇现象。爱因斯坦曾将其形容为“鬼魅般的超距作用”。

科学家在CURBy内部生成一对对相互纠缠的光子，将它们分离并送往百米之外的两个测量点。当对其中一个光子的属性（如偏振）进行测量时，另一个光子的状态会瞬间发生改变，仿佛它们之间存在某种神秘的联系。关键在于，每次测量的结果都是完全随机且不可预测的，这是量子世界的本质特征。

CURBy每秒进行约25万次测量，并通过复杂的算法从这些原始数据中“提炼”出纯粹的随机性，最终生成一串512位的真随机数。

不仅随机，更要“可验证”

CURBy的另一项革命性突破在于“可验证性”。项目创始人克里斯托·沙姆解释道，目前的随机数生成器最大的问题在于无法证明结果未被篡改。

为此，研究团队借鉴了区块链技术的理念，为每一串生成的随机数都添加了不可篡改的“时间戳”和“溯源链”。整个生成过程由美国国家标准与技术研究院（NIST）、科罗拉多大学博尔德分校等多个独立机构共同完成，宛如一个“蜘蛛网”，没有任何单一机构能够操控结果。任何人都可以回溯查验，确保整个过程无人作弊。

未来已至：一个更公平的世界

CURBy的出现，标志着量子技术从实验室迈向实际应用的重要一步。巴黎综合理工学院的物理学家彼得·布朗认为，这无疑是一项令人振奋的进展。

虽然你肯定不会使用这个公开源来生成私人密码（因为他人也能够查看），但在需要公开、透明、公正的领域，如民主抽签、临床实验抽样、重大赛事摇号等，可验证的真随机数将成为信任的基石。

下一次，当需要做出一个绝对公平的决定时，我们或许无需再依赖那枚可能被“算计”的硬币。真正的随机已然触手可及，它正使我们的世界变得更加公平和安全。

https://www.newscientist.com/article/2494268-weve-finally-cracked-how-to-make-truly-random-numbers/