En klassisk dator kan inte generera verkligt slumpmässiga tal. De algoritmer som används inom datavetenskapen för att producera denna typ av siffror använder sig av ett initialt värde som vanligtvis kallas ”frö”, så att det genom att göra matematiska beräkningar med det är möjligt att generera ett eller flera pseudoslumpmässiga tal. I det här sammanhanget är det nödvändigt att använda prefixet ”pseudo” eftersom behovet av att använda det ursprungliga värdet, fröet, innebär att de tal vi får inte är riktigt slumpmässiga.
Faktum är att när det gäller att ta fröet har vi flera alternativ. Vissa algoritmer använder systemklockan, och det är till och med möjligt att öka den skenbara slumpmässigheten i den sekvens av siffror som genereras genom att använda entropikällor, som till exempel musens rörelse eller processorns temperatur vid ett visst tillfälle. Trots detta kommer de siffror vi får inte att vara riktigt slumpmässiga eftersom det är möjligt att förutsäga dem om vi känner till fröet och de operationer som har utförts för att generera dem.
Kvantdatorer till undsättning
För det gigantiska amerikanska finanskonglomeratet JPMorgan är slumpmässiga tal mycket viktiga. Vid första anblicken kan det tyckas märkligt att en bank skulle vara intresserad av metoder för att generera sådana tal, men faktum är att denna förmåga ligger i hjärtat av deras verksamhet. Slumptal är grundläggande i kryptografiska tekniker som till exempel används för att överföra krypterad information, arbeta med kryptovalutor, utveckla hasardspel och i allmänhet i alla processer där det är nödvändigt att ha högsta möjliga slumpmässighetsnivå.
För att testa sin plan körde de sin algoritm på en 56-kubits kvantdator med jonfällor tillverkade av Quantinuum.
Så i maj 2023 skrev flera kryptografer från JPMorgan en algoritm för slumptalsgenerering som var utformad för att köras på en kvantdator. Deras strategi var att dra nytta av den inneboende slumpmässigheten i beteendet hos cubits, vars funktion styrs av kvantfysikens regler, för att generera bitar vars slumpmässighet kunde kontrolleras i efterhand.
För att testa sin plan körde de sin algoritm på en 56-kubits kvantdator med jonfällor tillverkade av det amerikanska företaget Quantinuum, som ägs av Honeywell. Och det fungerade. De har beskrivit resultatet av sitt experiment i en mycket intressant artikel som publicerats i Nature.
För att testa om de siffror de fick från sin kvantalgoritm verkligen är slumpmässiga hade JPMorgan-forskarna ett nära samarbete med forskare vid Argonne National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory och University of Texas i Austin. I sin artikel utvecklar de den metod som de har använt för att matematiskt visa med hjälp av det amerikanska energidepartementets superdatorer att de siffror som kvantdatorn gav dem verkligen är slumpmässiga. ”Det här är ett revolutionerande resultat […] Nästa steg är att förstå var vi kan tillämpa den här tekniken”, säger Marco Pistoia, projektledare och chef för global forskning inom tillämpad teknik på JPMorgan.
