Cu un laser, o oglindă și câteva calcule simple, cercetătorii au creat o modalitate rapidă și fiabilă de a produce șiruri lungi de numere aleatorii. Această metodă rapidă, raportată în 10 iulie Scrisori de revizuire fizicăpoate fi folosit într-o zi pentru a îmbunătăți criptarea datelor, simulările pe computer și chiar software-ul pentru jocuri de noroc.
A genera numere cu adevărat aleatorii nu este ușor. Multe tehnici se bazează pe algoritmi de computer pentru a crea un lanț de numere aparent imprevizibil. Dar astfel de metode, spune coautorul studiului, Michael Rosenbluh, nu sunt cu adevărat aleatorii. În anumite condiții, oricine are același program poate reproduce o serie identică. În ciuda acestui defect, multe dintre programele de criptare de astăzi se bazează în continuare pe astfel de numere generate de computer.
Alte tehnici, bazate pe dezordinea inerentă a proceselor fizice, generează numere cu adevărat aleatorii, dar funcționează prea încet pentru a fi practice. Aceste sisteme creează șiruri de biți aleatori – 0 și 1 – care pot codifica numere. „Dacă îți ia 10 ani pentru a genera un gigabit, nu este foarte util”, spune Rosenbluh, de la Universitatea Bar-Ilan din Israel. „Ceea ce am arătat este că puteți genera numere foarte aleatorii la rate foarte mari.”
În noul studiu, cercetătorii au valorificat haosul de la un laser pentru a genera 12,5 gigabiți de date – mai mult de dublul datelor pe care le deține un CD audio standard – în fiecare secundă. Această rată, spun cercetătorii, depășește cei 1,7 gigabiți pe secundă ale unei alte metode bazate pe laser raportate de un alt grup anul trecut și este la egalitate cu viteza generatoarelor de numere bazate pe computer.
Rosenbluh și colegii săi Igor Reidler, Yaara Aviad și Ido Kanter au strălucit o rază laser la o oglindă aflată la câțiva metri distanță, astfel încât raza a revenit în sine. Lumina care provine de la laser s-a combinat cu lumina laser care se întoarce pentru a crea un sistem haotic, imprevizibil, care emite intensități luminoase diferite. În acest sistem, spune Rosenbluh, laserul „pur și simplu devine sălbatic”. Detectoarele au măsurat apoi intensitățile variate ale luminii laser, iar un convertor analog-digital a transformat informațiile luminoase în biți digitali.
Acest sistem sălbatic singur, totuși, nu este intru totul sălbatic. Timpul necesar unui fascicul de lumină pentru a călători de la laser la oglindă și înapoi impune o structură non-aleatorie sistemului. „Problema”, spune Rosenbluh, „este că aleatoriile se repetă de fiecare dată dus-întors”.
Pentru a elimina acest model previzibil, detectorul a transformat lumina în biți la intervale de timp neregulate. Echipa a introdus aceste date într-un program de calculator, care a efectuat manipulări matematice simple și rapide, inclusiv aruncarea unora dintre biți. Aceste calcule de siguranță păreau să elimine toată periodicitatea, rezultând un șir de biți complet aleatori, spune Rosenbluh.
Rămâne de văzut dacă acest nou generator de numere cu adevărat aleatorii se va dovedi util și va înlocui sistemele bazate pe computer. Matematicianul Peter Hellekalek de la Universitatea din Salzburg din Austria pune la îndoială utilitatea noii metode. „O configurare cu laser este mai puțin practică decât un software portabil”, spune el.