生活中真正随机的事物少之又少。抛硬币受到抛掷者的力度、周围气流和重力的影响。掷骰子或洗牌也受类似变量的制约，而即使是经典计算的加密算法，理论上也容易受到外部影响或偏差的影响。
“真正的随机性是宇宙中没有任何事物可以提前预测的，”美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的物理学家 Krister Shalm 解释道。
那么，一个人如何实现真正的随机性呢？为此，您需要深入量子领域。这项任务曾经需要多年的学习和接触大型研究设施，但多亏了 Shalm 和他的同事们一项巧妙的新项目，现在任何人都可以获得一个“随机数工厂”。而且它是免费使用的。
由 NIST 与科罗拉多大学博尔德分校合作设计的 科罗拉多大学随机信标 (CURBy) 是首个此类系统，它依赖于令人头晕的量子力学概念来提供真正的随机数生成。
更具体地说，CURBy 的基础是被称为贝尔检验的任务。该检验以著名物理学家约翰·斯图尔特·贝尔的名字命名，它测量一对纠缠光子的属性，这些属性即使在分离很远的距离后仍然保持相关性。虽然测量单个粒子时结果总是随机的，但一对粒子的属性比经典物理学所规定的更相关。这使得专家能够从量子层面验证随机性。
阿尔伯特·爱因斯坦曾将这种“量子非定域性”描述为“鬼魅般的超距作用”，他并不喜欢这个想法。不幸的是，对他来说，NIST 证明了它的存在，这可以追溯到2015 年。三年后，他们开发了使用贝尔检验的方法来构建世界上第一个真正的随机数生成器。
这些最初的随机结果需要数月的时间进行完善，并且总共只运行了几个小时。即便如此，物理学家和工程师也只生成了 512 比特的真正随机性。自那以后，研究人员扩展并自动化了他们的实验，从而在需要时提供随机数。
“我们真的想把那个实验从实验室里拿出来，把它变成一项有用的公共服务，”Shalm 说。
在其存在的头 40 天里，他们最终确定的协议提供了 7,454 次随机性。研究人员随后记录了 7,434 例随机性，成功率为 99.7%。
但是，如何实际生成真正的随机性呢？为此，您需要一个依赖于定制的非线性晶体来生成纠缠光子对的系统。然后，这些粒子通过光纤以极快的速度传播到 NIST 一条走廊两端的不同实验室。一旦它们到达两个实验室，研究人员就会测量它们的偏振。然后，这种接力每秒重复令人头晕的 250,000 次。
所有这些数据都需要处理，因此 NIST 将其数百万次量子抛硬币的结果发送给 UC Boulder 的工程师构建的专门设计的计算机程序。然后，该程序将测量结果转换为 512 位随机二进制代码，任何人都可以进行解析。
但是，使用 CURBy 比生成真正的随机性所需的令人眼花缭乱的量子计算要简单得多。用户所要做的就是访问其网站，然后输入您想要洗牌的项目列表。CURBy 然后会根据当天的量子确定的随机性重新排列条目。这一成果历经数十年的努力才得以实现，并且肯定会让爱因斯坦思考。
“我至少坚信 [造物主] 不会玩骰子，”他在 1926 年写给 Max Born 的信中，就量子理论的概念写道。
“如果造物主确实在用骰子玩转宇宙，那么您就可以将其变成宇宙允许的最佳随机数生成器，”Shalm 说。
