완전 무작위성, 처음으로 실현

Source: Slashdot

Overview

ETH 취리히 연구진은 두 개의 얽힌 초전도 칩을 30 미터 길이의 냉각 연결선으로 연결한 양자 벨‑테스트 설정을 이용해 최초로 인증된 “완벽한 무작위성”을 생성했습니다. Phys.org이 보도한 이 연구는 원자 시계가 시간 측정에 차지하는 역할과 유사하게 디지털 보안의 초석이 될 수 있습니다.

Method: Randomness Amplification

팀은 무작위성 증폭(randomness amplification)이라는 기법을 사용했습니다. 벨‑테스트를 고품질·고데이터 전송률을 동시에 만족하도록 개선함으로써 출력 비트의 무작위성을 인증할 수 있었습니다.

Experimental Setup

• 초전도 칩: 각각 하나의 큐비트 역할을 하는 두 개의 칩을 절대 영도에 가까운 온도로 냉각했습니다.
• 30 미터 냉각 연결선: 칩들을 연결하는 튜브를 통해 마이크로파 광자가 왕복하며 양자 얽힘을 형성합니다.
• 측정 기준: 각 큐비트의 측정 기준 선택은 불완전한 난수 생성기에 의해 결정되었습니다.

칩들이 30 m 떨어져 있기 때문에, 빛의 속도로 이동하는 어떠한 신호도 측정 중에 다른 칩에 영향을 미칠 수 없으며, 이는 무작위성의 무결성을 유지합니다.

Results

Renato Renner와 Andreas Wallraff 팀은 측정 결과—0과 1의 문자열—가 완벽하게 무작위이며 인증될 수 있음을 보여주었습니다. Renner는 이번 성과를 “능선을 넘는 것”에 비유하며, 이제는 어떤 분석 방법을 적용하더라도 영원히 완벽히 무작위인 숫자를 생성할 수 있게 되었다고 설명했습니다.

Potential Applications

• 민감한 통신 및 디지털 신원 암호화
• 복권을 위한 공공 난수 서비스
• 블록체인 및 기타 분산 원장 기술

Publication

이 연구 결과는 Nature에 게재되었습니다.

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