Un nou generator de numere aleatoare bazat pe laser este cel mai rapid de acest tip

După standardele normale, proiectul unui nou laser este un eșec total. În loc să producă un fascicul clar și constant, laserul aruncă o pată de lumină neclară, plină de pete de luminozitate care pâlpâie la întâmplare. Dar pentru o echipă de fizicieni, ieșirea dezordonată a laserului este cel mai mare atu al său. Fluctuațiile haotice ale luminii laserului pot fi traduse în 254 trilioane de cifre aleatoare pe secundă – de peste 100 de ori mai rapid decât alte generatoare de numere aleatoare alimentate cu laser, au raportat cercetătorii în revista „Feb. 26”. Science.

„Acesta este un pas minunat” spre o generare mai eficientă a numerelor aleatoare, spune Rajarshi Roy, un fizician de la Universitatea din Maryland din College Park, care nu a fost implicat în această lucrare.

Generatoarele de numere aleatoare sunt instrumente valoroase în calculatoare (SN: 5/27/16). Acestea sunt utilizate pentru a crea chei de criptare care criptează datele private, cum ar fi parolele și numerele de card de credit, astfel încât informațiile să poată călători în siguranță pe internet. Simulările computerizate ale unor sisteme complexe, cum ar fi clima Pământului sau piața bursieră, necesită, de asemenea, multe numere aleatoare pentru a surprinde în mod corespunzător evenimentele întâmplătoare care se întâmplă în viața reală.

Laserele pot genera secvențe de numere aleatoare datorită fluctuațiilor minuscule, care apar în mod natural, ale frecvenței luminii în timp. Dar utilizarea unui fascicul laser pentru a produce astfel de numere aleatoare este ca și cum ai arunca în mod repetat un singur zar. Pentru a genera mai multe șiruri de cifre aleatoare de la un singur laser deodată, fizicianul Hui Cao de la Universitatea Yale și colegii săi au venit cu un nou design.

În laserul echipei, lumina ricoșează între oglinzi poziționate la fiecare capăt al unei cavități în formă de clepsidră înainte de a ieși din dispozitiv. Această formă neregulată permite undelor de lumină de diferite frecvențe să ricoșeze prin laser și să se suprapună unele peste altele. Prin urmare, atunci când laserul este îndreptat spre o suprafață, lumina sa conține un model în continuă schimbare de mici puncte de lumină care se luminează și se întunecă la întâmplare. Luminozitatea din fiecare punct al modelului în timp poate fi tradusă de un computer într-o serie aleatorie de unu și zero.

Cao și colegii ei au îndreptat laserul spre o cameră de mare viteză, care a măsurat intensitatea luminii în 254 de puncte de pe fascicul aproximativ la fiecare trilionime de secundă. Dar acea cameră a urmărit lumina laserului timp de doar câteva nanosecunde înainte ca memoria sa să se umple, după care datele au fost încărcate pe un computer pentru a fi codificate ca 0 și 1, spune Daniel Gauthier, fizician la Universitatea de Stat din Ohio, care a scris un comentariu despre studiu în același număr al revistei Science. Pentru a funcționa în lumea reală, acest generator de numere aleatoare ar trebui să fie echipat cu detectoare de lumină care ar putea trimite măsurători rapide ale luminozității către computere în timp real.