苏黎世联邦理工学院使用纠缠量子比特生成经过认证的量子随机数

苏黎世 ETH 的一支团队由密码学家 Renato Renner 领导，他们在 30 米的距离内用 2 个量子比特生成并关联（纠缠）起来，产生经过认证的随机性，任何机器都无法预测。研究人员使用量子纠缠和“两源提取器”技术来生成一串数字，这些数字由物理学认证，而非依赖硬件假设；相关研究发表在 Nature 上。该实验通过提供以量子力学为基础而非经典伪随机算法为锚定的不确定性，回应了密码学、博彩和安全应用等需求。该工作建立在贝尔检验研究的基础之上，贝尔检验研究排除了隐藏的经典变量；团队称之为“完美掷骰子”，其输出在根本层面仍然不可知。该结果加强了量子优势在安全系统中的论证，并通过证明某些结果在可预测性上超出了确定性的现实模型，从而对决定论的世界观提出挑战。

苏黎世 ETH 团队通过纠缠量子比特展示经过认证的量子随机性

苏黎世 ETH 的实验使用微波光子在苏黎世约 98 英尺、位于 30 米长隧道内，将 2 个量子比特纠缠在一起。对其中一个量子比特的测量结果与另一个量子比特相关联，但团队认为各自的单次测量结果在根本上不可知。来自这些测量的原始数据经过“两源提取器”的处理，该技术可将弱随机输入净化为可被证明的随机输出。该主张基于物理学，而不是信任设备的内部结构；随机性由实验结构和量子理论本身进行认证。该研究发表于 Nature，并借助数十年的贝尔检验研究成果来排除隐藏的经典变量。

由物理支持的熵催生密码学与博彩应用

该方法不同于依赖算法或环境噪声的典型生成器，它将输出锚定在量子力学的定律之上。直接的目标是密码学：在密码学中，密钥安全性取决于不可预测性。研究人员表示，银行、云服务提供商和硬件安全模块可以将这些经过认证的比特用于密钥生成、安全启动以及高风险身份验证。博彩和彩票是潜在应用方向，但扩展规模与成本将决定推进速度。研究人员将该结果定位为量子优势的证据——这是经典机器无法匹敌保证的领域。对于开发者和首席信息安全官（CISO）而言，由物理支持的熵可以提高那些依赖伪随机种子的安全架构的底线。

量子力学通过可被证明的不可预测输出挑战决定论

该结果回应了物理学中长期存在的争论。如果某些输出被证明超出可预测性，那么不确定性就内嵌于现实，而不是仅仅代表无知。这支持量子力学的概率观点，并缩小了团队所说的隐藏决定论解释的空间。该发现通过表明某些不确定性无法被平均掉，只能被尊重并加以利用，从而对风险模型进行了重新表述。

常见问题

苏黎世 ETH 团队使用纠缠量子比特实现了什么？

由 Renato Renner 领导的苏黎世 ETH 团队在 30 米的距离内让 2 个量子比特纠缠，以利用量子纠缠和两源提取器生成经过认证的随机性。该系统输出任何人都无法预测的比特；随机性由物理学认证而非依赖硬件假设，并且研究结果发表于 Nature。

量子随机性与传统随机数生成器有何不同？

量子随机性以量子力学定律为基础，而不是依赖算法或环境噪声。苏黎世 ETH 的方法使用纠缠量子比特和两源提取器来产生可被证明的随机输出，这些输出由实验结构和量子理论进行认证，并建立在排除隐藏经典变量的贝尔检验研究之上。

为什么经过认证的量子随机性对密码学很重要？

经过认证的量子随机性提供了任何机器都无法二次揣测的不可预测性，这对密码学密钥安全至关重要。银行、云服务提供商和硬件安全模块可以使用这些由物理支持的比特用于密钥生成、安全启动与身份验证，从而在当前依赖伪随机种子的架构下抬高安全底线。