@ 2017.05.25 , 18:00
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用星星做随机数发生器

恒星、类星体以及其他天体都会随机产生光子,近期科学家利用了这种随机性,以每秒一百多万的速率产生随机数。快速产生随机数有大量的用途,比如密码学和计算机模拟。

但该新研究中的研究者还将这些宇宙随机数发生器用作他途:通过渐进处理贝尔实验中的另一个漏洞测试物理学的基础。虽然贝尔实验显示量子粒子以一种经典物理无法解释的方式相关联,但如果实验中某些部分利用了任何一种漏洞,结果可能就不可靠。

中国科学技术大学潘建伟院士领导的研究者已将该研究发表在今年4月的物理评论快报上。

共同作者Jingyun Fan说道:“我们提出了一种宇宙随机数发生器的实验实现,并利用该发生器实际设计了事件就绪贝尔测试实验,处理选择自由漏洞并同时关闭局域和效能漏洞。”

研究者利用位于中国兴隆天文台的光学望远镜收集来自大量极亮远处宇宙辐射源的光线。其中某些天体是我们太阳的几万亿倍亮,并位于数亿光年之外。

由于光子发射事件之间的间隔是随机的,望远镜检测到光子的时刻也是随机的。装置的时间分辨率是25皮秒(1皮秒为1秒的1万亿分之一)。平均每100纳秒就能检测到一个光子,对应于每秒一百万个光子。这种速度比得上当今最好的利用激光作为光子源的随机数发生器了。

用星星做随机数发生器
credit: 煎蛋画师Chon

研究的第二部分,研究者提出利用该宇宙随机数发生器改进贝尔实验。该实验的目的是证实不同于我们的经典世界观测,量子世界不会遵循局域实在论,即结合局域(物体之间不会跨越远距离相互作用)与实在论(在任何测量行为发生之前物体也会存在)的概念。违背贝尔不等式就证实,在量子水平上,自然现象要么违背局域性要么违背实在论,或者两者均违背。

然而,贝尔实验有几个漏洞。虽然物理学家近期已经解决了几个漏洞(局域性漏洞和测量漏洞),仍然存在几个漏洞限制了该测试。

其中一种叫做选择自由(或者随机性)漏洞。这个漏洞表明利用随机数发生器决定的检测器设置甚至在实验开始之前就可能存在一定的关联。在此之前,人们一直认为这些关联可能发生在实验开始前的几分之一秒内。

通过利用基于宇宙源的随机数发生器,研究者证实这些关联在光子离开恒星之前就发生了,也就是实验开始至少3000年之前,提升了16个数量级。(两个月前,另外一篇论文也独立发表了,将关联限制到了至少600年前,使用的也是类似的基于宇宙源的随机数发生器。)

此外,第三个独立小组最近表示通过使用超远距离类星体作为随机数发生器,能将选择自由漏洞的时间约束推回数十亿年。

该新研究的研究者提到,卫星上的宇宙贝尔实验可能比地面上的实验效果更好,因为这样能避免大气干扰。他们希望在未来得到进一步提升。

论文原文:DOI:10.1103/PhysRevLett.118.140402

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。Lisa Zyga


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TOTAL COMMENTS: 31+1

  1. 3460437

    看不懂,又没人大神能科普一下的?

  2. 3460443

    我知道,滴下来的就是流星雨

  3. 3460457

    屌大的赶紧解释下

  4. 3460461

    今天正好写代码用到了随机数,随便讲一下
    首先电脑是无法产生真随机数的,一般用于SSL加密等的安全伪随机数是需要用磁盘IO
    ,电源波动等难以预测的值作为来源的,虽然不很严谨,而且产生速度慢(cat /dev/urandom 就能感受到),普通用户用没什么问题。
    但是科研领域可能需要短时间内获取到大量的真随机数,所以需要用到诸如全球各地的大气压啊等等各种数据源,本文应该是研究如何用星星的光子作为随机数源,并且证明这个源非常可靠,而且速度快。

    [133] XX [5] 回复 [0]
  5. 3460463

    皮秒。喵喵喵?

  6. 3460472

    上帝的原生作品,当然牛B了。

  7. 3460477

    神配图

  8. Chaohan
    @6 months ago
    3460480

    @Wade-R: 星星可不快,目前我们做的量子随机数发生器在10GHz量级

    [14] XX [2] 回复 [0]
  9. 图样图森破
    @6 months ago
    3460487

    用绿绿会不会💥做随机数发生器

  10. 3460490

    一说到兴隆观测站就心疼得不行……
    转一个好多年前的帖子:
    http://www.guokr.com/post/89564/

  11. 3460495

    @rosses: 宇宙首家星际飞行器赌场上线啦

    [15] XX [0] 回复 [0]
  12. 场地湿滑
    @6 months ago
    3460529

    其实人体也可以提供真随机数的,我有一个胆大包天的想法……

    [26] XX [3] 回复 [0]
  13. 七年蛋友
    @6 months ago
    3460546

    银河系漫游指南既视感

  14. 俱舍莲帝
    @6 months ago
    3460607

    @Wade-R: 拉倒把。你那就跟放屁没两样。

    你是在恶意的拔高真随机数获得途径。掩饰你没女朋友对吧。

    [4] XX [23] 回复 [0]
  15. 简不单
    @6 months ago
    3460611

    @celk: 估计没建天文科普城。刚在高德上看了下,周围还是挺荒的

  16. 三叉戟
    @6 months ago
    3460618

    @celk: 后续呢

  17. 3460713

    画师意思是说地球人看到的随机数实际上是三体人在尿尿?

  18. 3460759

    又是潘建伟?这货怎么这么多精力

  19. 爱笑的男神
    @6 months ago
    3460760

    一闪一闪亮晶晶

  20. 3460788

    然后发现,星星数也是固定规律的…

  21. 匿名soso
    @6 months ago
    3460792

    这画师有点变态辣椒的样子

  22. 双黄蛋
    @6 months ago
    3460816

    mt_rand(min,max)

  23. 哲学大叔
    @6 months ago
    3460863

    @Chaohan: 量子的随机性,文中提到了。可信度是问题。可能与几分钟或几小时之前的事情有关系。

  24. 3460883

    怎么觉得又引入了一个漏洞:另外i一个延迟选择试验也是利用星光来做的,对于延迟选择试验的一个解释是,光从发出到接收之间都是以概率云的形式存在,直到接收才坍缩。按这个理解,以星光做随机数发生器,不也可能是接收到星光的时候星光才坍缩,然后跟试验本身关联吗?

  25. 游游游客
    @6 months ago
    3460954

    我都是把手机用力往远处扔出去,然后用电子罗盘的方向读数做随机数

  26. 3460972

    计算机中的随机数一般都是以时间为种子的假随机数,是会出现重复的,但是一般的随机算法产生的随机数数量很大,所以重复的概率非常低。要想产生真的随机数不妨去random.org看看,是利用大气波动等自然现象产生随机数的。毕竟并不是每个人都有条件用星星产生随机数的。

  27. 3461087

    谁关心随机数怎么产生,我们关心的是贝尔实验是什么意思?干什么的?
    为什么做一个现在的实验要用到几千年前的光?

  28. 思想右肉体左
    @6 months ago
    3461371

    真正意义上的随机数?

  29. 我就不填
    @6 months ago
    3461404

    大气压是真随机的吗?如果每个原子的运动都是出于一个原因,那不是从大爆炸开始所有都确定了?

  30. 冰石乱坠
    @6 months ago
    3461684

    真有随机这种事情吗

  31. 3461844

    整个宇宙都是虚拟机,谈什么真随机

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