Exploiter la nature imprévisible de la mécanique quantique pour générer des nombres vraiment aléatoires

Une équipe de chercheurs du Royaume-Uni, d’Allemagne et de Russie a utilisé la nature imprévisible de la mécanique quantique pour créer un appareil capable de générer réellement des nombres aléatoires. Dans son article publié dans le magazine Lettres d’examen physiquele groupe décrit l’utilisation d’aspects de la théorie quantique pour développer un cadre pour la construction d’un véritable générateur de nombres aléatoires.

Depuis de nombreuses années, les informaticiens recherchent un moyen de générer des nombres vraiment aléatoires – le générateur de nombres aléatoires que l’on trouve sur la plupart des ordinateurs personnels et professionnels est tout sauf aléatoire en raison des limitations matérielles. La génération de nombres aléatoires est importante car elle constitue la base de la cryptographie. Les messages encodés avec des nombres qui ne sont pas vraiment aléatoires peuvent être piratés avec une puissance de calcul suffisante. Dans ce nouvel effort, les chercheurs se sont penchés sur le monde quantique pour créer un véritable générateur de nombres aléatoires.

Contrairement au monde naturel qui nous entoure, il existe des exemples de véritable aléa dans le monde quantique – par exemple, la nature imprévisible du comportement des photons. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen d’utiliser cette imprévisibilité pour construire un véritable générateur de nombres aléatoires.

L’appareil construit par l’équipe consistait en un laser dirigé vers l’une des entrées d’un séparateur de faisceau générique. L’autre entrée a été jugée invalide. Cela a abouti à un signal nul. Le faisceau sortant a ensuite été mesuré à l’aide de deux détecteurs indépendants. Dans leur conception, chacun des photons arrivant au séparateur de faisceau avait une chance égale d’être transmis ou réfléchi, ce qui signifiait que la différence entre les mesures effectuées par les détecteurs ne pouvait pas être prédite. Pour cette raison, les nombres générés étaient vraiment aléatoires.

Les chercheurs ont ensuite franchi une autre étape en mesurant les états des protons avant leur séparation. Cela a confirmé que les nombres générés par leur appareil étaient vraiment aléatoires. Le résultat final était un appareil capable de générer des nombres aléatoires à un taux de 8,05 gigabits par seconde, dont chacun s’est avéré aléatoire – le tout en temps réel. Notamment, l’appareil qu’ils ont construit a été fabriqué avec du matériel standard.

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