“È così casuale” è un’espressione comune che le persone usano quando vedono o sperimentano qualcosa di inaspettato. Ma come concetto in fisica, la vera casualità matematica è stata a lungo sfuggente — fino ad ora. Un team di informatici utilizzando metodi di calcolo quantistico ha, per la prima volta, generato un numero veramente casuale, come riportato nella rivista Nature. A questo punto ti starai chiedendo, cos’è la “vera casualità”? Scegliere un numero tra, diciamo, uno e un trilione, non conta come veramente casuale? I fisici direbbero di no. Ogni compito apparentemente casuale esistente opera ancora sotto regole fisiche o matematiche.
Teoria della Casualità Certificata
La capacità di creare casualità che possa essere veramente provata come tale è chiamata casualità certificata, e non è solo un esercizio matematico esoterico e sconcertante. Può, in teoria, rendere la crittografia molto più sicura, o garantire che processi come la selezione della giuria siano veramente equi. Tale certificazione, si scopre, è tanto complicata quanto generare il numero casuale. Richiede di dimostrare che il computer che verifica la casualità sia veramente una terza parte operante in modo indipendente. “La sfida principale per qualsiasi cliente che riceve casualità da un fornitore terzo, come un modulo di sicurezza hardware, è verificare che i bit ricevuti siano veramente casuali e generati di fresco,” secondo l’articolo.
Per creare il loro numero casuale, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata campionamento di circuiti casuali. Si basa essenzialmente sul calcolo quantistico (che opera sotto regole diverse rispetto ai metodi di calcolo classici) che in qualche modo produce più casualità di quanta ne possa assorbire. Questo compito è irrealizzabile dal calcolo classico.
Mettere alla prova il calcolo quantistico
La ricerca ha avuto due fasi. Prima, il team ha generato circuiti casuali e li ha inviati a un computer quantistico remoto non affidabile tramite Internet, secondo un comunicato stampa. A quel computer è stato poi chiesto di restituire campioni corrispondenti. Questo scambio è stato così veloce che non poteva essere replicato nemmeno dal supercomputer convenzionale (cioè non quantistico) più veloce. Quanto è stato veloce? L’output ha eseguito più di un milione di miliardi di operazioni al secondo — che è davvero, davvero veloce.
Per certificare che il numero generato fosse davvero veramente casuale, i ricercatori hanno essenzialmente chiesto a un supercomputer non quantistico di indovinare quale fosse. Il supercomputer, si è scoperto, non era all’altezza del compito. Pertanto, l’output poteva davvero essere certificato come veramente casuale.
“Questo lavoro segna una pietra miliare importante nel calcolo quantistico, dimostrando una soluzione a una sfida del mondo reale utilizzando un computer quantistico oltre le capacità dei supercomputer classici di oggi,” ha detto Marco Pistoia, un informatico di JPMorganChase e autore dello studio, in un comunicato stampa. “Questo sviluppo della Casualità Certificata non solo mostra i progressi nell’hardware quantistico, ma sarà vitale per ulteriori ricerche, campionamenti statistici, simulazioni numeriche e crittografia.”
In altre parole, il numero generato dal team attraverso il suo computer quantistico era davvero casuale.