La Nuova Era della Generazione di Numeri Casuali con la Fisica Quantistica

La Rivoluzione della Generazione di Numeri Casuali con la Fisica Quantistica

La generazione di numeri casuali ha fatto un notevole passo avanti grazie all’innovativa macchina quantistica che utilizza qubit intrecciati. Questo sistema ha prodotto un numero certificato come realmente casuale per la prima volta nella storia. Questo traguardo non solo rappresenta un’innovazione tecnologica, ma supera anche le capacità dei supercomputer più avanzati attualmente disponibili. Un team di ricercatori provenienti da Stati Uniti e Regno Unito ha utilizzato il computer quantistico a 56 qubit di Quantinuum’s System Model H2 per generare numeri casuali in modo che nessuna legge fisica potesse prevedere il risultato. Questo sviluppo segna un’importante pietra miliare nel campo della fisica quantistica e delle sue applicazioni pratiche.

Importanza della Tecnologia Quantistica nella Sicurezza Informatica

In un’epoca in cui la tecnologia quantistica sta emergendo come un elemento cruciale per garantire comunicazioni elettroniche sicure, la crescente minaccia alla cybersicurezza rende questo sviluppo ancora più rilevante. Rajeeb Hazra, presidente e CEO di Quantinuum, ha sottolineato l’importanza di questo traguardo, definendolo una pietra miliare che porta il calcolo quantistico nel dominio delle applicazioni pratiche e tangibili. La capacità di generare numeri casuali in modo affidabile è fondamentale per la crittografia e la sicurezza dei dati, rendendo questa tecnologia essenziale per il futuro della sicurezza informatica.

Il Protocollo di Generazione di Bit Casuali Certificati

Anni fa, i computer scientist Scott Aaronson e Shih-Han Hung dell’Università del Texas ad Austin avevano proposto un metodo per generare bit casuali certificati, basato sul campionamento di circuiti casuali. Questo approccio mira a testare la capacità di un dispositivo di sfruttare al massimo le potenzialità quantistiche dei suoi qubit, minimizzando l’interferenza della fisica classica. Aaronson ha ricordato che, quando ha presentato per la prima volta il suo protocollo di casualità certificata nel 2018, non avrebbe mai immaginato quanto tempo ci sarebbe voluto per vedere una dimostrazione sperimentale. Questo progresso rappresenta un passo fondamentale verso l’impiego dei computer quantistici nella generazione di bit casuali certificati per applicazioni crittografiche reali.

La Complessità della Casualità e le Leggi Fisiche

Quando ci troviamo a lanciare i dadi, a scegliere una carta o a pensare a un numero tra uno e un miliardo, le nostre azioni sono influenzate da una miriade di regole. Anche fenomeni apparentemente caotici, come il flusso di cera in una lampada di lava, sono determinati da leggi termodinamiche. Nonostante la complessità di questa rete di regole, il fatto che ogni risultato sia predeterminato secondo le leggi fisiche lascia aperta la possibilità di schemi che potrebbero essere sfruttati da un computer sufficientemente avanzato. Questo è un aspetto critico quando si desidera garantire che le proprie crittografie siano inviolabili, o che il punteggio di carisma del proprio personaggio in Dungeons and Dragons sia realmente casuale.

La Fisica Quantistica e la Generazione di Numeri Casuali

La fisica quantistica, al contrario, opera secondo un insieme di regole completamente diverso, dotato di un generatore di numeri casuali intrinseco che determina le proprietà di una particella. Fino ad oggi, non ci sono evidenze di “fili nascosti” su cui un supercomputer potrebbe fare affidamento per prevedere i risultati. Combinando le potenzialità di 56 “dadi quantistici” e applicando il protocollo di Aaronson e Hung per ridurre al minimo l’influenza della fisica classica, il team ha costretto il dispositivo di Quantinuum a risolvere una serie di problemi basati su un processo di selezione casuale.

Confronto con Supercomputer e Validazione dei Risultati

Per garantire che il risultato finale fosse effettivamente casuale, i ricercatori hanno confrontato i risultati ottenuti su diversi supercomputer, utilizzando un protocollo di benchmark standardizzato che mette a confronto le prestazioni del server quantistico con ideali teorici. Con una potenza combinata di oltre un milione di trilioni di operazioni al secondo (1,1 exaflops), i computer hanno assegnato al processo un punteggio che supera ampiamente il benchmark per la vera casualità. Questo risultato ha confermato senza ombra di dubbio che la soluzione non presentava vulnerabilità che un gruppo di supercomputer avanzati potesse scoprire e risolvere, dato un tempo sufficiente.

Il Futuro della Casualità Quantistica e le Sue Applicazioni

Sebbene l’uso dell’incertezza quantistica per generare bit casuali non sia una novità in sé, l’accesso al computer quantistico System Model H2 di Quantinuum, recentemente aggiornato e connesso a Internet, ha dimostrato che il gioco finale di “scegli un numero” potrebbe presto essere alla portata di chiunque nel mondo. Hazra ha affermato che la nostra applicazione della casualità quantistica certificata non solo dimostra le prestazioni senza pari della nostra tecnologia a ioni intrappolati, ma stabilisce anche un nuovo standard per fornire sicurezza quantistica robusta e abilitare simulazioni avanzate in settori come la finanza, la produzione e oltre. Questo sviluppo potrebbe rivoluzionare il modo in cui gestiamo la sicurezza dei dati e le applicazioni crittografiche.

Pubblicazione e Riconoscimenti nel Campo della Fisica Quantistica

Questa ricerca è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica Nature, segnando un importante passo avanti nel campo della fisica quantistica e delle sue applicazioni pratiche. La pubblicazione di questo studio non solo evidenzia i progressi tecnologici nel campo della generazione di numeri casuali, ma sottolinea anche l’importanza della ricerca continua in questo settore. Con l’evoluzione della tecnologia quantistica, ci aspettiamo di vedere ulteriori sviluppi che potrebbero trasformare radicalmente il panorama della sicurezza informatica e delle applicazioni crittografiche.