Koniec ery hakerów? Fizycy po raz pierwszy w historii osiągnęli „doskonałą losowość”

Wydaje nam się, że losowość otacza nas na co dzień. Wierzymy w nią, rzucając sześciościenną kostką czy zdając się na rzut monetą. Prawda jest jednak znacznie bardziej skomplikowana. Rzut kostką podlega prawom fizyki – gdybyśmy znali dokładny kąt, siłę rzutu, opór powietrza i mikrouszkodzenia na jej powierzchni, moglibyśmy bezbłędnie obliczyć wynik. Z kolei komputerowe generatory liczb losowych opierają się na deterministycznych algorytmach. Jeśli znasz wzór początkowy (tzw. ziarno), z łatwością przewidzisz każdy kolejny ciąg znaków.

Jak zauważa fizyk prof. Renato Renner z ETH Zurich, każdy klasyczny sprzęt elektroniczny – od telefonu po superkomputer – z założenia jest niezwykle przewidywalny. Główną trudnością naukowców nie było więc stworzenie liczb wyglądających na losowe, ale matematyczne udowodnienie ich absolutnej nieprzewidywalności (pewności, że nie sterują nimi żadne ukryte reguły).

Kwantowe splątanie do walki z hakerami

Aby rozwiązać ten problem, szwajcarscy badacze, których wyniki opublikowano na początku czerwca 2026 roku na łamach prestiżowego czasopisma „Nature”, sięgnęli po eksperyment kwantowy zwany testem Bella. Fizycy stworzyli parę splątanych kubitów (kwantowych bitów), które odizolowano od siebie za pomocą 30-metrowej rury i schłodzono do temperatury bliskiej zeru absolutnemu.

Zjawisko kwantowego splątania sprawia, że pomiary dokonywane na tych cząstkach wykazują tak silne korelacje, iż w żaden sposób nie da się ich wyjaśnić klasycznymi zasadami fizyki czy z góry zaprogramowanym zachowaniem. Zespół w ciągu zaledwie dziewięciu godzin przeprowadził ponad miliard prób testu Bella. Wymagało to gigantycznych ulepszeń technicznych, zarówno pod względem stabilności przesyłu fotonów, jak i szybkości samej aparatury.

Wzmocnienie losowości – Święty Graal fizyki

Największym osiągnięciem naukowców jest udana demonstracja procesu zwanego wzmocnieniem losowości (ang. randomness amplification). Wcześniejsze kwantowe generatory również potrafiły tworzyć wysoce losowe ciągi, ale bezwzględnie wymagały idealnych warunków początkowych i zaufania do samego sprzętu.

Tym razem badacze poszli o krok dalej. Zaczęli eksperyment od „niedoskonałej” losowości (posiadającej ukryte wady), a następnie ich system przetransformował ją w ciąg zer i jedynek, który można oficjalnie certyfikować jako idealnie losowy. Co najważniejsze, jest to system niezależny od urządzenia – nie musimy w pełni ufać maszynom, a jedynie powtarzalnym prawom fizyki kwantowej. Autorzy badania przypominają, że dokonanie czegoś takiego klasycznymi metodami jest po prostu niemożliwe.

Warto wiedzieć: nawet Einstein bał się splątania kwantowego

Splątanie kwantowe, czyli zjawisko kluczowe dla uzyskania doskonałej losowości, było początkowo tak nieintuicyjne dla fizyków. I nie ma się co dziwić – a sam Albert Einstein uważał, że zjawisko to łamie prawa natury. Sugerowało bowiem, że cząstki mogą natychmiastowo przekazywać sobie informacje, ignorując ograniczenie prędkości.Einstein określił je nawet mianem „upiornego działania na odległość”. Dziś ta dawna „upiorność” i niewyjaśniona więź między odległymi od siebie cząstkami powoli staje się absolutnym fundamentem naszego globalnego, cyfrowego bezpieczeństwa.

Dlaczego to odkrycie uratuje twoje dane?

Stawka tego eksperymentu wykracza daleko poza uniwersyteckie laboratoria. Prawdziwa losowość to fundament nowoczesnego bezpieczeństwa w sieci. To ona sprawia, że nasze hasła, kody autoryzacyjne i klucze szyfrujące (wyglądające jak zbitka przypadkowych znaków) są trudniejsze do złamania przez hakerów.

Kiedy brakuje doskonałej losowości, nawet potężne systemy stają się podatne na cyberataki. Dowodzą tego niedawne, globalne luki w zabezpieczeniach: błąd w popularnym kliencie SSH PuTTY z 2024 roku (związany z wadliwym generowaniem losowości dla podpisów kryptograficznych) oraz głośny bug procesorów AMD Zen 5 z 2025 roku (sprzętowa instrukcja RDSEED generowała przewidywalne wartości, fałszywie zgłaszając pełen sukces).

– Stworzyliśmy liczby, które pozostaną doskonale losowe na całą wieczność, niezależnie od tego, jakich metod analitycznych użyje się do ich oceny – podsumowuje z dumą Renner. W niedalekiej przyszłości system opracowany przez Szwajcarów może stać się „zegarem atomowym” dla losowości – ostatecznym, fizycznie certyfikowanym wzorcem, według którego będzie można kalibrować inne zabezpieczenia.

Źróa: Nature, ETH Zurich

Nasz autor

Jonasz Przybył

Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.