Математики подтвердили случайность квантовых процессов

Генератор случайных чисел Quantis. Фото с официального сайта

Международная группа математиков подтвердила на практике, что генераторы случайных чисел, основанные на квантовых процессах, действительно выдают поток случайных чисел. Статья ученых пока не появилась в рецензируемом журнале, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Программные генераторы случайных чисел используют для работы конкретные алгоритмы, поэтому с точки зрения математики полученные таким образом последовательности чисел не являются случайными (они получили название псевдослучайных). Данную проблему решают физические генераторы, которые работают на квантовомеханических процессах.

В рамках новой работы, среди прочего, математики использовали подобный генератор под названием Quantis (здесь можно найти, например, USB версию этого устройства). Сравнение полученного потока они проводили с числами, сгенерированными несколькими программами, еще одной группой физиков в рамках проекта Vienna IQOQI, а также строками цифр из записи числа Пи. Для работы математики использовали строки длиной 2³² знаков.

В рамках работы ученые на практике проверяли так называемую алгоритмическую случайность выдаваемого генератором потока чисел. Данный тип случайности является одним из самых сильных: он означает, что для любого алгоритма данный поток будет представляться случайным. Вообще говоря математикам не удалось строго доказать данное свойство, однако их результаты могут служить подтверждением гипотезы о том, что квантовые процессы дают действительно случайные числа.

Примечательно, что раньше ученым уже удалось доказать, что квантовые процессы выдают строчки, невычислимые с помощью машины Тьюринга (стандартной модели программы, работающей по заданному алгоритму). Это означает, что не существует алгоритма, который выдавал бы в точности ту же строчку, что и генератор случайных чисел.