سریع‌ترین مولد اعداد تصادفی دنیا با توان ۲۵۰ ترابیت بر ثانیه ساخته شد

محققان سریع‌ترین مولد اعداد تصادفی تاریخ را با کمک یک لیزر ساده تولید کردند. این مولد برای تولید اعداد تصادفی از نوسانات موجود در شدت نور استفاده می‌کند و می‌تواند روی تراشه‌های کوچک کامپیوترها استفاده شود. تولید اعداد تصادفی در حوزه‌هایی مثل رمزنگاری و شبیه‌سازی‌های علمی کاربردهای فراوانی دارد.

تولید اعداد واقعا تصادفی در کمال تعجب کار بسیار سختی است. الگوریتم‌های موجود در کامپیوترهای معمولی می‌توانند دنباله‌ای از اعداد را بسازند که در نگاه اول تصادفی به نظر می‌رسند، اما با گذشت زمان می‌توان الگوهایی را در آن‌ها مشاهده کرد. به همین خاطر، الگوریتم‌های موجود تا حدی قابل پیش‌بینی هستند و شاید بتوان آن‌ها را رمزگشایی کرد.

محققان برای افزایش ایمنی سیستم‌های رمزنگاری به سمت مکانیک کوانتومی رفته‌اند، جایی که قوانین فیزیک تصادفی بودن را تضمین می‌کند. یکی از روش‌های محبوب در بحث بی‌قاعدگی کوانتومی استفاده از نوسانات موجود در فوتون لیزرهاست. دستگاه‌های لیزری معمولی طوری طراحی می‌شوند تا این نوسانات در پایین‌ترین سطح و نور خروجی یکنواخت باشد.

ولی محققان در تولید اعداد تصادفی هدف دیگری دارند. «هوی چائو» متخصص فیزیک کاربردی دانشگاه «نیوهِیوِن» می‌گوید: «ما می‌خواهیم شدت نور به‌صورت تصادفی در نوسان باشد تا بتوانیم آن را به ارقام تبدیل کنیم و اعداد تصادفی بسازیم.»

چائو و تیم او ماده لیزری خود را که یک نیمه‌رسانای نیمه‌شفاف است، به شکل یک پاپیون طراحی کرده‌اند. فوتون‌ها بارها بین دیوارهای خمیده‌ی پاپیون جهش می‌کنند تا در نهایت به شکل یک پرتوی پراکنده خارج شوند. سپس محققان نور را با یک دوربین فوق سریع ضبط می‌کنند. آن‌ها در واقع نور خروجی را از ۲۵۴ پیکسل مستقل دریافت می‌کنند که در کنار یکدیگر می‌توانند با نرخ تقریبی ۲۵۰ ترابیت بر ثانیه یا ۲۵۰ تراهرتز، بیت تصادفی بسازند. این سازوکار چندین برابر سریع‌تر از دستگاه‌های مشابه قبلی است که در هر لحظه فقط یک پیکسل را ضبط می‌کردند.

«کریستر شلم»، فیزیکدان «موسسه ملی استانداردها و فناوری آمریکا» در کلورادو می‌گوید: «این ابتکار نشان‌دهنده جهشی بزرگ در عملکرد مولدهای اعداد تصادفی است.»

سریع‌ترین مولدهای فعلی با سرعت‌های گیگاهرتزی کار می‌کنند. چنان‌چه در این روش به جای دوربین‌های فوق سریع از دوربین‌های ساده‌تر استفاده شود، می‌توان ابعاد کل این دستگاه را کاهش داد. چائو می‌گوید این فناوری نهایتا می‌تواند آن‌قدر کوچک شود که روی یک تراشه کامپیوتری قرار بگیرد.