从儿时的“点兵点将”到决定命运的掷骰子,人类始终在探寻真正的随机选择。然而,科学家会精确指出,这一些方法均缺乏足够的随机性——只要能够掌握所有初始条件(例如骰子的精确出手角度、力度),其结果可完全被预测。
实际上,真正的随机性确实存在,它深深植根于宇宙最基本的法则——量子力学之中。如今,科学家们借助这一原理,成功打造出世界上首个公开可用、可追溯验证的真随机数发生器,名为“科罗拉多大学随机信标”(CURBy)。
你或许会认为,抛硬币也不失为一种可行的方式。但英国诺丁汉特伦特大学的计算机科学家奈米塔里·阿金卡指出:“人们并未意识到,若缺乏随机性,数字生活将既不安全也不公平。”
每次登录安全网站或生成密码时,背后都有随机数在发挥作用。机器学习、彩票抽奖,甚至司法系统中的陪审员遴选,都高度依赖随机性来确保公正。例如,智利政府会对官员进行随机税务审计,但被选中者常常抱怨系统存在“暗箱操作”。若能运用一个来源透明、过程可查的真随机系统,这类质疑将自然消解。
那么,CURBy是怎么来实现“真随机”的呢?答案在于一种被称作“量子纠缠”的神奇现象。爱因斯坦曾将其形容为“鬼魅般的超距作用”。
科学家在CURBy内部生成一对对相互纠缠的光子,将它们分离并送往百米之外的两个测量点。当对其中一个光子的属性(如偏振)做测量时,另一个光子的状态会瞬间发生改变,仿佛它们之间有某种神秘的联系。重点是,每次测量的结果都是完全随机且不可预测的,这是量子世界的本质特征。
CURBy每秒进行约25万次测量,并通过复杂的算法从这些原始数据中“提炼”出纯粹的随机性,最终生成一串512位的真随机数。
CURBy的另一项革命性突破在于“可验证性”。项目创始人克里斯托·沙姆解释道,目前的随机数生成器最大的问题就在于无法证明结果未被篡改。
为此,研究团队借鉴了区块链技术的理念,为每一串生成的随机数都添加了不可篡改的“时间戳”和“溯源链”。整个生成过程由美国国家标准与技术研究院(NIST)、科罗拉多大学博尔德分校等多个独立机构共同完成,宛如一个“蜘蛛网”,没有一点单一机构能够操控结果。任何人都可以回溯查验,确保整一个完整的过程无人作弊。
CURBy的出现,标志着量子技术从实验室迈向实际应用的重要一步。巴黎综合理工学院的物理学家彼得·布朗认为,这无疑是一项令人振奋的进展。
虽然你必然不会使用这个公开源来生成私人密码(因为他人也能够查看),但在需要公开、透明、公正的领域,如民主抽签、临床实验抽样、重大赛事摇号等,可验证的真随机数将成为信任的基石。
下一次,当需要做出一个绝对公平的决定时,我们或许无需再依赖那枚可能被“算计”的硬币。真正的随机已然触手可及,它正使我们的世界变得更公平和安全。

