Κβαντική Φυσική: Σύστημα παράγει τυχαίους αριθμούς χρησιμοποιώντας φως από απομακρυσμένα άστρα και κβάζαρ

Για να βοηθήσει στον έλεγχο της κβαντικής φυσικής, μια νέα μέθοδος παράγει τυχαίους αριθμούς χρησιμοποιώντας φως από απομακρυσμένα άστρα και κβάζαρ που υποθετικά δεν έχουν σχέση με τα πειράματα στη Γη.

Η κβαντική φυσική είναι πολύ καλά εδραιωμένη, όμως ορισμένα «παραθυράκια» παραμένουν για αυτούς τους συντηρητικούς που θέλουν να αποφύγουν τις περίεργες συνέπειές της. Ένα από αυτά τα παραθυράκια, που επηρεάζει τα αποκαλούμενα πειράματα Bell που ελέγχουν την κβαντική φυσική, εμπλέκει ένα πιθανό συσχετισμό μεταξύ των σωματιδίων που χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα και την υποτιθέμενη τυχαία επιλογή των ρυθμίσεων του ανιχνευτή. Μια τέτοια σύνδεση θα μπορούσε να αλλάξει τα σωματίδια έτσι που η συμπεριφορά τους να εμφανίζει κβάντωση όταν φθάνουν στον ανιχνευτή. Για να κλείσουν αυτό το «ελεύθερης επιλογής» παραθυράκι, οι ερευνητές τώρα επινόησαν ένα σύστημα που παράγει τυχαίους αριθμούς χρησιμοποιώντας φως από απομακρυσμένα άστρα και κβάζαρ.

Ο Jason Gallicchio από το Harvey Mudd College στην Καλιφόρνια και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν για πρώτη φορά τη δική τους γεννήτρια τυχαίων αριθμών για να αξιολογήσουν τις ρυθμίσεις του ανιχνευτή για έναν έλεγχο Bell που πραγματοποίησαν το 2017. Χρησιμοποιώντας φως από άστρα του Γαλαξία μας, εξάλειψαν κάθε τοπικό συσχετισμό μεταξύ σωματιδίων και ανιχνευτών πηγαίνοντας 600 χρόνια πίσω στο παρελθόν. Τώρα έχουν βελτιώσει το πρωτόκολλο έτσι που να λειτουργεί ταχύτερα και με αντικείμενα πολύ πιο απομακρυσμένα. Για πηγές τους, επέλεξαν 50 άστρα και 12 κβάζαρ. Μερικά από τα δεύτερα βρίσκονται δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, πράγμα που μπορεί να σημαίνει ότι κάθε είδους συσχετισμοί με έναν επίγειο ανιχνευτή θα έπρεπε να έχουν υπάρξει κοντά στην αρχή του σύμπαντος. Το σύστημα διαλέγει τιμές δυφίου (bit) με βάση του εάν ή όχι το μήκος κύματος ενός ανιχνευόμενου φωτονίου είναι μεγαλύτερο από 700 nm, παράγοντας τυχαία δυφία με ένα ρυθμό τόσο υψηλό όσο 10^6 Hz χρησιμοποιώντας τα άστρα ή 10^3 Hz χρησιμοποιώντας τα κβάζαρ. Αυτή η υψηλής ταχύτητας διαδικασία θα μπορούσε να είναι χρήσιμη σε ένα «καθυστερημένης επιλογής» πείραμα, στο οποίο μια γεννήτρια τυχαίων επιλέγει τις ρυθμίσεις ενός συμβολόμετρου μετά την είσοδο ενός σωματιδίου στη συσκευή και πριν αυτό φθάσει στο τέλος.