Generazione di Numeri Casuali e Meccanica Quantistica
Un team di esperti del National Institute of Standards and Technology (NIST) e dell’Università del Colorado Boulder ha compiuto un passo avanti straordinario nel campo della generazione di numeri casuali. Hanno sviluppato un generatore di numeri casuali che si distingue per la sua precisione, basato sui principi della meccanica quantistica. Questo innovativo sistema, noto come Colorado University Randomness Beacon (CURBy), è in grado di generare numeri casuali in modo automatico e di trasmetterli attraverso un sito web, offrendo un servizio pubblico di grande valore. La capacità di generare numeri casuali in modo affidabile è fondamentale in molte applicazioni, dalla crittografia alla simulazione di eventi casuali.
Il Ruolo della Casualità nella Vita Quotidiana
La casualità è un elemento spesso trascurato nella vita di tutti i giorni, ma riveste un’importanza cruciale in molte situazioni. Ad esempio, la casualità è essenziale per:
- Determinare i vincitori delle lotterie
- Selezionare membri di giurie in processi legali
- Generare password sicure per proteggere le informazioni personali
In effetti, l’uso di numeri casuali nelle password aumenta la loro robustezza, rendendo più difficile la loro decifrazione rispetto a stringhe di caratteri o numeri con significato specifico. La comprensione della casualità è quindi fondamentale per garantire la sicurezza e l’integrità delle informazioni.
La Necessità di Generare Risultati Veramente Casuali
Molti software attualmente in uso generano numeri casuali o password, ma spesso questi metodi non producono risultati realmente casuali. Infatti, un algoritmo determina l’output, e chi possiede conoscenze adeguate può prevedere il risultato successivo. Anche eventi apparentemente casuali, come il lancio di una moneta, possono essere influenzati da esperti. La domanda che sorge è: come si possono generare risultati veramente casuali? La risposta si trova nella meccanica quantistica, che offre un approccio innovativo e affidabile per la generazione di numeri casuali.
La Meccanica Quantistica e la Casualità
Albert Einstein, con la sua famosa affermazione “Dio non gioca a dadi con l’universo”, sosteneva che nulla fosse realmente casuale. Tuttavia, anni di ricerche nel campo della fisica quantistica hanno dimostrato che gli eventi a livello quantistico sono effettivamente casuali. I ricercatori del NIST hanno utilizzato fotoni intrecciati, generati attraverso un cristallo non lineare in un esperimento noto come test di Bell. Questi fotoni, sebbene separati da distanze fisiche, presentano proprietà correlate. Le loro polarizzazioni sono state misurate, rivelando una vera casualità. Grazie a questa correlazione, le misurazioni possono essere verificate, conferendo ulteriore credibilità ai risultati ottenuti.
Il Successo del CURBy e i Suoi Risultati
Il NIST ha avviato i suoi primi esperimenti nel 2015, impiegando mesi per produrre un limitato insieme di numeri casuali. Con il passare del tempo, il sistema è stato notevolmente migliorato, consentendo ora la generazione di numeri su richiesta. In un periodo di 40 giorni di operatività, CURBy ha prodotto ben 7.454 numeri casuali, raggiungendo un impressionante tasso di successo del 99,7%. Il processo di generazione avviene a una velocità di 250.000 volte al secondo. I risultati vengono poi inviati a un programma informatico presso l’Università del Colorado Boulder, dove le misurazioni quantistiche vengono convertite in bit binari, garantendo così un’accuratezza senza precedenti.
Innovazioni e Tracciabilità nella Generazione di Numeri Casuali
CURBy rappresenta il primo generatore di numeri casuali che sfrutta la non località quantistica per ottenere i suoi risultati. Tuttavia, la sua rilevanza va oltre la semplice generazione di numeri, poiché il servizio offre anche la possibilità di rendere i risultati tracciabili e certificabili. A tal fine, i ricercatori del NIST hanno sviluppato un sistema di blockchain compatibile con la quantistica, progettato per verificare la casualità del test di Bell. Il protocollo, denominato Twine, crea un hash, ovvero un’impronta digitale, per ogni set di dati generato e scrutinato. Questo sistema consente agli utenti di verificare la casualità di ciascun numero e di integrare altri beacon, creando così una rete di casualità verificabile e sicura.
Conclusioni e Riconoscimenti
Krister Shalm, fisico del NIST, ha commentato il successo del progetto, affermando: “È un grande traguardo per noi. La qualità e l’origine di questi bit casuali possono essere direttamente certificate in un modo che i generatori di numeri casuali convenzionali non sono in grado di fare”. I risultati di questa ricerca innovativa sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature, segnando un passo avanti significativo nel campo della generazione di numeri casuali e della meccanica quantistica. Per ulteriori dettagli, puoi consultare il comunicato stampa, dove troverai informazioni approfondite su questo progetto rivoluzionario.
