Uma equipa da ETH Zurich liderada pelo criptógrafo Renato Renner ligou 2 qubits em mais de 30 metros para gerar aleatoriedade certificada que nenhuma máquina consegue prever. Os investigadores usaram emaranhamento quântico e uma técnica de extractor de duas fontes para produzir um fluxo de números certificados pela física e não por pressupostos de hardware, com os resultados publicados na Nature. O experimento aborda aplicações de criptografia, gaming e segurança ao fornecer imprevisibilidade assente na mecânica quântica e não em algoritmos pseudoaleatórios clássicos. O trabalho baseia-se em investigação sobre testes de Bell que excluem variáveis clássicas ocultas, oferecendo aquilo que a equipa chama um “dado perfeito”, cujos resultados permanecem fundamentalmente incognoscíveis. O resultado reforça o argumento a favor da vantagem quântica em sistemas de segurança e desafia modelos deterministas da realidade ao demonstrar que certos resultados são comprovadamente além da previsão.
Equipa da ETH Zurich demonstra aleatoriedade quântica certificada com qubits emaranhados
O experimento da ETH Zurich emaranhou 2 qubits usando fotões de micro-ondas através de cerca de 98 pés dentro de um túnel de 30 metros em Zurique. As medições em um qubit correlacionaram-se com o outro, mas os resultados individuais permaneceram fundamentalmente incognoscíveis para a equipa. Os resultados brutos dessas medições foram processados com um extractor de duas fontes, uma técnica que purifica entradas fracamente aleatórias em saídas comprovadamente aleatórias. A alegação assenta na física e não na confiança nos componentes internos do dispositivo, com a aleatoriedade certificada pela estrutura do experimento e pela própria teoria quântica. O trabalho aparece na Nature e baseia-se em décadas de investigação de testes de Bell que excluem variáveis clássicas ocultas.
Aplicações em criptografia e gaming emergem de entropia suportada pela física
A abordagem difere de geradores típicos que dependem de algoritmos ou ruído ambiental ao ancorar a saída nas leis da mecânica quântica. O alvo imediato é a criptografia, em que a segurança de chaves depende da imprevisibilidade. Bancos, fornecedores de cloud e módulos de segurança de hardware poderiam fornecer estes bits certificados para geração de chaves, arranque seguro e autenticação de elevado risco, segundo os investigadores. Gaming e lotarias são candidatos, embora a escalabilidade e o custo determinem o ritmo. Os investigadores enquadram o resultado como evidência de vantagem quântica, um domínio em que máquinas clássicas não conseguem igualar a garantia. Para programadores e CISOs, a entropia suportada pela física pode elevar o patamar das arquiteturas de segurança que dependem de sementes pseudoaleatórias.
A mecânica quântica desafia o determinismo através de saídas comprovadamente imprevisíveis
O resultado aborda um debate prolongado em física. Se certas saídas estão comprovadamente além da previsão, então a indeterminação está embutida na realidade em vez de representar ignorância. Isto apoia a visão probabilística da mecânica quântica e reduz o espaço para explicações ocultas deterministas, segundo a equipa. A descoberta reconstrói modelos de risco ao demonstrar que alguma incerteza não pode ser simplesmente anulada por médias, apenas respeitada e aproveitada.
FAQ
O que conseguiu a equipa da ETH Zurich com qubits emaranhados?
A equipa da ETH Zurich liderada por Renato Renner ligou 2 qubits em 30 metros para gerar aleatoriedade certificada usando emaranhamento quântico e um extractor de duas fontes. O sistema produz bits que ninguém consegue prever, com aleatoriedade certificada pela física e não por pressupostos de hardware, e os resultados foram publicados na Nature.
Como é que a aleatoriedade quântica difere dos geradores tradicionais de números aleatórios?
A aleatoriedade quântica é ancorada nas leis da mecânica quântica em vez de depender de algoritmos ou de ruído ambiental. A abordagem da ETH Zurich usa qubits emaranhados e um extractor de duas fontes para produzir saídas comprovadamente aleatórias certificadas pela estrutura do experimento e pela teoria quântica, apoiando-se em investigação de testes de Bell que exclui variáveis clássicas ocultas.
Porque é que a aleatoriedade quântica certificada é importante para a criptografia?
A aleatoriedade quântica certificada fornece imprevisibilidade que nenhuma máquina consegue contrariar, o que é crítico para a segurança de chaves criptográficas. Bancos, fornecedores de cloud e módulos de segurança de hardware poderiam usar estes bits suportados pela física para geração de chaves, arranque seguro e autenticação, elevando o patamar de segurança em arquiteturas que atualmente dependem de sementes pseudoaleatórias.
