摘要：随机数的公共来源用于各种应用，例如抽签、陪审团职责选择或临床试验中的安慰剂分配。开发新系统的研究人员说，一个不仅产生真正随机的数字，而且以可追踪、可验证的方式进行的过程可以增加额外的可信度。

基于量子物理学的方法会产生真正不可预测的数字字符串。图片来源：Flavio Coelho/Getty

量子实验的结果本质上是不可预测的。现在，物理学家将该功能与区块链技术相结合，首次在完全透明的过程中生成随机数1.

随机数的公共来源用于各种应用，例如抽签、陪审团职责选择或临床试验中的安慰剂分配。开发新系统的研究人员说，一个不仅产生真正随机的数字，而且以可追踪、可验证的方式进行的过程可以增加额外的可信度。

他们的方法建立在基于量子物理学的生成随机数的技术之上，该技术于 2018 年首次演示2由位于科罗拉多州博尔德的美国国家标准与技术研究院 （NIST） 的物理学家撰写。它使用一种产生相互纠缠的光子对的装置，这意味着它们共享一个共同的量子态。两个光子被发送到相距 90 米的两个测量站，在那里检测它们的极化以产生一串数字位（0 和 1）。

这些比特是真正的随机，因为量子物理学规定，光子在被检测到之前不会处于明确定义的偏振状态，并且该测量的结果是随机的。至关重要的是，每个位置完成检测的方式都是随机选择的：两个位置之间的任何协调都需要信号以比光速更快的速度在它们之间传播。然后，结果由城镇对面的科罗拉多大学的设备独立检查。

在 6 月 11 日的《自然》杂志上描述的该系统的最新升级中，该团队通过使用区块链技术对测量中的每个步骤进行时间记录，使第三方能够验证该过程。这一变化意味着任何访问公开数据的人都能够看到该过程是否被篡改。

该团队还大大提高了系统的效率。“在我们的实验中，我们在大约 20 秒内产生了 512 个比特，”该研究的合著者、NIST 的物理学家 Krister Halm 说。“在 2018 年，这需要 10 分钟。”

在 3 月发表的另一项实验中，另一组研究人员首次表明可以使用量子计算机生成随机数3。这种技术“非常好”，可能比 NIST 基于纠缠的实验更容易实现，巴黎量子密码学研究中心 Quriosity 的数学家彼得·布朗 （Peter Brown） 说。但就目前而言，NIST 系统是唯一一个完全可追溯的系统。

“有一些非常好的公共随机性应用，后验验证是一个重要的功能，”Brown 说。例如，他说，任何被选为陪审员的人都可以验证他们的选择是否真的是随机进行的。

doi： https://doi.org/10.1038/d41586-025-01849-8

来源：人工智能学家