“太随机了”是人们看到或经历意想不到的事情时常用的说法。但作为物理学概念，真正的数学随机性长期以来一直难以捉摸——直到现在。一个使用量子计算方法的计算机科学团队报告称，他们首次生成了一个真正随机的数字，发表在《自然》杂志上。
到目前为止，你可能在想，“真正的随机性”到底是什么？比如，在 1 到一万亿之间选择一个数字，不算真正随机吗？
物理学家会说“不”。所有看似随机的任务仍然遵循物理或数学规则。
认证随机性理论
能够创建并真正证明其随机性的能力被称为认证随机性，它不仅仅是一个晦涩难懂、令人费解的数学练习。理论上，它可以使加密更安全，或确保陪审团选择等流程真正公平。
事实证明，这种认证与生成随机数一样棘手。它需要证明用于检查随机性的计算机确实是一个独立运行的第三方。
该论文指出：“任何接收来自第三方提供商（如硬件安全模块）的随机性的客户面临的主要挑战是验证接收到的比特是否真正随机且是新生成的。”
为了生成他们的随机数，研究人员使用了一种称为随机电路采样（random circuit sampling）的技术。它本质上依赖于量子计算（其运行的规则与经典计算方法不同），这种计算似乎会产生比它所能处理的更多的随机性。这项任务是经典计算无法实现的。
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对量子计算进行测试
这项研究分为两个步骤。首先，团队生成了随机电路，并通过互联网将它们发送到一个不可信的远程量子计算机，据新闻稿称。然后要求该计算机返回相应的样本。这种来回通信的速度非常快，以至于即使是最快的传统（即非量子）超级计算机也无法复制。
到底有多快？输出速度超过每秒一百万万亿次运算——这真的、真的很快。
为了证明生成的数字确实是真正随机的，研究人员基本上要求一台非量子超级计算机来猜测它是什么。结果发现，这台超级计算机无法胜任这项任务。因此，输出可以被认证为真正随机。
摩根大通的计算机科学家、该研究的合著者 Marco Pistoia 在新闻稿中表示：“这项工作是量子计算的一个重要里程碑，它展示了使用量子计算机解决现实世界挑战的解决方案，超出了当今经典超级计算机的能力。” “这项认证随机性（Certified Randomness）的开发不仅显示了量子硬件的进步，而且对于进一步的研究、统计抽样、数值模拟和密码学至关重要。”
换句话说，该团队通过量子计算机生成的数字确实是随机的。
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Nature。 使用离子阱量子处理器实现认证随机性
