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怎么生成"真"随机数?答案:上量子纠缠

科学大院  · 公众号  ·  · 2025-07-31 07:36
    

主要观点总结

本文介绍了计算机生成的随机数是否真正随机的问题,阐述了伪随机数的概念、应用及其影响,同时探讨了如何制造真正的随机数以及一个结合量子物理生成真正随机数的系统的研究和应用。

关键观点总结

关键观点1: 计算机生成的随机数实际上是伪随机数,它们是通过工程师设计的算法生成的。

计算机按照预设算法精确运行,因此每次给出的结果都是相同的。日常得到的随机数是通过特定的数学公式和额外的输入参数(种子)生成的,看起来毫无规律,但在不知道公式和种子的情况下,可以预测其内部规律。

关键观点2: 伪随机数的应用非常广泛,如电子游戏中的结果不确定性的产生。但在一些需要高度安全的场景,如手机验证码、密码学、网络安全等,伪随机数可能会带来安全隐患。

在这些场景中,真正的随机性是关键,伪随机数可能无法提供足够的安全性。

关键观点3: 从自然界中寻找真正的随机数是一种可能性。一些自然现象的结果具有不可预测性,如原子核的衰变时间、光子在测量时的偏振方向等。这些现象可以通过传感器转化为数字,生成真正的随机数。

然而,即使这些自然现象具备不可预测性,随机数的生成过程仍然可能受到外界因素的干扰或人为操控。

关键观点4: 美国国家标准与技术研究院(NIST)和科罗拉多大学的研究人员提出了一种新的可信随机数生成系统,基于量子物理生成真正的随机数。该系统由多个独立节点共同协作完成,具有公开、透明、无法篡改的特点。

这个系统利用量子纠缠实验从物理世界中获取真正的随机性,并通过数学提取和验证生成高质量的随机数。其验证过程公开透明,任何人都可以下载原始数据进行独立验证。


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