Új módszerrel hozzák létre a modern számítógépeknél használt titkosítási eljárásokhoz elengedhetetlenül fontos véletlenszámokat. Az eljárást kvantumfizikai szabályok felhasználásával fejlesztették ki amerikai kutatók.

Valódi véletlenszámok

Kielégíthetetlen étvágya van az IT-világnak a véletlenszámokra, az igazi véletlenszámokra, amik nem fejthetők vissza az előállító környezet ismeretében. Ezek tartják ugyanis biztonságban a bankkártyáinkat, az online vásárlásokat, a titkosított kommunikációt. Ugyanakkor napjaink módszerei nem tudnak tökéletesen véletlenszerű számsorozatot előállítani, bizonyos paraméterek ismeretében közel sem nyújtanak akkora biztonságot, mint amit a digitális pénzeket használók elvárnak tőlük.

Ezen akarnak változtatni a National Institute of Standards and Technology (NIST) kutatói, akik a héten jelentették be, hogy kvantummechanikai eljárással nem csak valódi véletlenszámokat tudnak előállítani, hanem egyben azt is bizonyítani tudják, hogy azok véletlenszerűek.

"Kvantumforrásunk és protokollunk üzembiztos. Meg vagyunk róla győződve, hogy senki nem tudja megjósolni az általunk előállított számokat" – nyilatkozta Peter Bierhorst matematikus. Bejelentése jól mutatja, hogyan lehet az elvontnak tűnő, gyakorlati haszonnal az átlagember számára látszólag nem kecsegtető, absztrakt kutatásból kézzelfogható előny évekkel vagy évtizedekkel később.

A kulcs a kvantumösszefonódás

A NIST kutatói a kvantumösszefonódás jelenségét használták ki. Nem lesz ez ismeretlen rendszeres olvasóinknak, hiszen több alkalommal írtunk már róla: többek között a miniatűr fénykardok vagy a feltörhetetlennek gondolt kínai kommunikáció kapcsán számoltunk be a kvantumfizika eme bizarr tulajdonságáról.

Fussuk át azért gyorsan, miről is van szó! A kvantumösszefonódás az a jelenség a kvantummechanikában, amikor két objektum kvantumállapota között összefüggés van olyan értelemben, hogy a teljes rendszer kvantumállapotát nem lehet a részrendszerek kvantumállapotának megadásával leírni. Összefonódás fennállhat egymástól térben távol eső objektumok között is, írja a Wikipedia.

De mit jelent ez a gyakorlatban? Azt, hogy ha két, egymással kapcsolatban álló szubatomi részecske valamelyikének állapota megváltozik – és ez a megfigyelésével automatikusan bekövetkezik –, akkor azzal a másik állapota ugyanúgy módosul. Erre még akkor is sor kerül, ha a két kvantumkapcsolatban álló részecske az univerzum egymástól távol eső pontjain helyezkedik el. Vagyis az információ minden, ma használt titkosítással szemben biztonságosabban továbbítható, mivel bármilyen lehallgatási vagy módosítási kísérlet azonnal érzékelhető lesz a fogadó félnél.

Kicsit lassú még

Visszatérve a konkrét fejlesztéshez: a kutatólabor már rendelkezik egy NIST Randomness Beacon nevű szolgáltatással, ami kereskedelmi célokból állít elő véletlenszámokat. A kutatók tervei szerint hamarosan megjelenhet ebben a szolgáltatási mixben a fenti eljárás – mihelyst elég érett lesz ahhoz, hogy azt nyilvánosan is használni lehessen.

Jelenleg ugyanis sebességproblémákkal küzd a módszer. Nem tud az igényeknek megfelelő tempóban előállítani véletlenszámokat. A NIST által nyújtott szolgáltatás 512 bit per perces teljesítményre képes, miközben a kvantumösszefonódásra alapuló eljárásnak 10 percig tartott 1024 bit létrehozása. Bierhorst azonban arról biztosította az érdeklődőket, hogy dolgoznak a módszer gyorsításán.

Maga az eljárás egyébként fotonpárokat generáló lézerek használatával történik, mely párok kvantumösszefonódásban vannak egymással. A fotonok állapotának megmérésével majd egymással való összehasonlításukkal a kutatók bizonyíthatják, hogy a kvantummechanika segítségével figyelték meg a nullákat és az egyeseket.