Auf den Punkt: Schweizer Wissenschaftler haben einen quantenbasierten Zufallszahlengenerator gebaut, der mathematisch nachweisbar perfekte Zufallssequenzen erzeugt. Das System nutzt zwei supraleitende Chips und könnte Anwendungen in Kryptographie und Blockchain unterstützen.
Forscher der ETH Zürich haben einen Zufallszahlengenerator entwickelt, der auf quantenmechanischen Effekten basiert und systematische Fehler eliminiert. Das System könnte für kryptographische Schlüsselerzeugung und öffentliche Randomness-Dienste eingesetzt werden.
Forscher an der ETH Zürich präsentieren eine neue Methode zur Erzeugung von echten Zufallszahlen. Dazu verbinden sie zwei auf nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlte supraleitende Qubits durch einen 30 Meter langen Mikrowellenleiter. Die zwischen den Chips übertragenen Mikrowellenphotonen erzeugen einen Zustand der Quantenverschränkung.
Viele herkömmliche Zufallsquellen sind systematisch verzerrt. Münzwürfe oder Würfel neigen zu Verzerrungen. Auch moderne quantenmechanische Generatoren, etwa auf Basis von Photonenreflexion an Strahlenteilern, sind vor solchen Fehlern nicht gefeit. Rein softwaregestützte Pseudozufallsgeneratoren zeigen ähnliche Probleme und haben in der Vergangenheit zu Sicherheitslücken in IoT-Geräten und anderen Anwendungen geführt.
Das Zürcher Team transformiert die Messergebnisse ihrer Quantensystem-Verschränkung durch einen speziellen Algorithmus in mathematisch perfekte Zufallssequenzen. „Die entstehende Folge von Nullen und Einsen ist nun wirklich vollkommen zufällig, und wir können das sogar zertifizieren“, erklärt Renato Renner, einer der Projektleiter. Die technischen Verbesserungen ermöglichten es, Zufallszahlen zu erzeugen, die dauerhaft ihre Qualität bewahren.
Die Ergebnisse wurden in dieser Woche in der Fachzeitschrift „Nature“ unter dem Titel „Experimental randomness amplification“ veröffentlicht. Potenzielle Anwendungen reichen von der Kryptographie über dezentrale Systeme bis zu Anwendungen im Bereich von Lotterien.
Quelle: www.csoonline.com
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