Neue Erkenntnisse enthüllen eine bahnbrechende Schöpfung, die unser Verständnis von Zufall neu definiert – Bitcoin News

In einem 30 Meter langen Tunnel in Zürich tauschten zwei Qubits Mikrowellen-Flüstern aus und es kamen Zahlen heraus, die keine Maschine erraten konnte. Ein ETH Das von Renato Renner geleitete Zürcher Team nutzte Verschränkung und einen Zwei-Quellen-Extraktor, um einen Zufallsstrom zu erzeugen, der durch die Physik und nicht durch Annahmen über die Hardware bestätigt wird. Das Ergebnis schneidet in die alte Bequemlichkeit des Determinismus ein und verweist gleichzeitig direkt auf praktische Herausforderungen wie Kryptographie und Lotteriesysteme. Veröffentlicht in NatureIn der Arbeit wird argumentiert, dass Unvorhersehbarkeit kein Messfehler, sondern ein eingebautes Merkmal der Realität ist.

Den Zufall aufrütteln: Wie die Quantenphysik den Determinismus herausfordert

Das tägliche Leben fühlt sich vorhersehbar an, aber die Quantenphysik zieht immer wieder den Boden unter den Füßen. Auf den kleinsten Skalen lassen sich die Ergebnisse nicht festlegen, und Unsicherheit ist kein Fehler unserer Instrumente, sondern das Verhalten der Natur. Wissenschaftler fragen sich seit langem, ob dieses irreduzible Chaos genutzt werden kann, um reine Zufälligkeit zu erzeugen. Forscher bei ETH Zurich sagt nun ja, und ihre Beweise sind verblüffend.

Der ETH Zürcher Experiment: Ein einzigartiger perfekter Würfel

Unter der Leitung des Kryptografen Renato Renner entwickelte das Team einen sogenannten „perfekten Würfel“, ein System, das Bits ausgibt, die niemand vorhersagen kann, nicht einmal seine Schöpfer. Der Aufbau nutzte eine Quantenverschränkung zwischen zwei Qubits, die durch Mikrowellenphotonen über eine Länge von etwa 98 Fuß verbunden waren. Die Messungen an einem Qubit korrelierten mit dem anderen, die einzelnen Ergebnisse blieben jedoch grundsätzlich unbekannt.

Die Rohergebnisse dieser Messungen wurden dann mit einem „Two-Source-Extraktor“ verarbeitet, einer Technik, die schwach zufällige Eingaben in nachweislich zufällige Ausgaben reinigt. Der Anspruch beruht auf der Physik und nicht auf dem Vertrauen in die inneren Komponenten des Geräts. Mit anderen Worten: Die Zufälligkeit wird durch die Struktur des Experiments und die Quantentheorie selbst bestätigt. Die Arbeit erscheint in Nature und basiert auf jahrzehntelanger Bell-Testforschung, die versteckte klassische Variablen ausschließt.

Anwendungen und Quantenvorteil

Dieser Ansatz unterscheidet sich von typischen Generatoren, die auf Algorithmen oder störenden Umgebungsgeräuschen basieren. Dabei orientiert sich die Ausgabe an den Gesetzen der Quantenmechanik. Das unmittelbare Ziel ist die Kryptographie, bei der die Schlüsselsicherheit von der Unvorhersehbarkeit abhängt. Banken, Cloud-Anbieter und Hardware-Sicherheitsmodule könnten diese zertifizierten Bits in die Schlüsselgenerierung, den sicheren Start und die anspruchsvolle Authentifizierung einspeisen.

Glücksspiele und Lotterien sind ebenfalls offensichtliche Kandidaten, wobei Skalierung und Kosten über das Tempo entscheiden. Die Forscher interpretieren das Ergebnis auch als Beweis für einen Quantenvorteil, einen Bereich, in dem klassische Maschinen die Garantie nicht erreichen können. Für Entwickler und CISOs ist die praktische Botschaft einfach: Physikalisch unterstützte Entropie kann Sicherheitsarchitekturen, die immer noch auf pseudozufälligen Seeds basieren, einen Vorsprung verschaffen.

Eine philosophische Frage: Chaos im Herzen des Universums

Über Tools und Protokolle hinaus löst das Ergebnis eine langjährige Debatte aus. Wenn bestimmte Ergebnisse nachweislich jenseits der Vorhersage liegen, dann ist Unbestimmtheit nicht nur Unwissenheit, sie ist in die Realität eingebrannt. Das unterstützt die probabilistische Sichtweise der Quantenmechanik und schränkt den Raum für versteckte deterministische Erklärungen ein. Außerdem werden Risikomodelle neu definiert: Ein Teil der Unsicherheit kann nicht weggemittelt, sondern nur respektiert und, wie hier gezeigt, genutzt werden.