Wissenschaft, die erste Zufallszahlenfabrik stammt aus der Quantenphysik

Dank der bizarren Gesetze der Quantenmechanik entsteht eine Fabrik für Zufallszahlen, also Zahlenfolgen, deren Reihenfolge nicht mehr auf eine bestimmte Reihenfolge zurückgeführt werden kann und die für die Gewinnung von Codes für eine sicherere digitale Kommunikation unerlässlich sind. Der in der Fachzeitschrift Nature beschriebene Zufallszahlengenerator heißt Curby und wurde von der Gruppe um Krister Shalm vom amerikanischen National Institute of Standards and Technology (NIST), dem Referenzzentrum für Messtechnik, entwickelt. Zufälligkeit ist unglaublich nützlich, und wir nutzen sie viel häufiger, als wir denken. So nutzen wir sie beispielsweise seit unserer Kindheit zum Zählen oder Treffen von Entscheidungen und verwenden sie ständig, um ein wirksames Passwort zu generieren. Die Erzeugung wirklich zufälliger Zahlen ist jedoch äußerst kompliziert: Selbst der Wurf einer echten Münze kann niemals vollkommen zufällig sein, da jeder minimale Unterschied zwischen den beiden Seiten der Münze langfristig zu einem vollständigen Verlust der Zufälligkeit führen würde. Zufallszahlen, genauer gesagt Pseudozufallszahlen, bilden die Grundlage aller aktuellen Kryptografiesysteme, und ihre unvollkommene Fähigkeit, Zufallszahlen zu erzeugen, gefährdet deren Sicherheit. Mit genügend Informationen ist es tatsächlich möglich, den Algorithmus zu rekonstruieren, der Pseudozufallszahlen erzeugt, und damit dessen Sicherheit zu verletzen. Tatsächlich gibt es jedoch eine Möglichkeit, die einzige Möglichkeit, echte Zufallszahlen zu erzeugen: die Gesetze der Quantenmechanik. Gerade die Zufälligkeit, die einigen der seltsamsten Phänomene der Quantenwelt zugrunde liegt, stand jahrzehntelang im Mittelpunkt hitziger Diskussionen unter einigen der brillantesten Köpfe des letzten Jahrhunderts, und nun wurden diese Merkwürdigkeiten genutzt, um eine „Fabrik“ für Zufallszahlen zu erschaffen. Die von Shalm geleitete Gruppe hat sich die Eigenschaften von Paaren verschränkter, also eng miteinander verbundener Photonen zunutze gemacht, um kontinuierlich Zufallswerte von 0 und 1 zu erzeugen, eine Art Münzwurf. In 40 Tagen produzierte die Maschine 7.434 von 7.454 Versuchen perfekt zufällige Zahlen (die sich jedes Mal aus Hunderten von Münzwürfen zusammensetzten) mit einer Erfolgsquote von 99,7 %. Ein sehr hoher Zufallsanteil, viel höher als bei klassischen Generatoren. Der gesamte Prozess wurde zudem im Open-Source-Modus veröffentlicht und steht jedem zur Verfügung, der ihn als Quelle für Zufallszahlen nutzen und diese zum Schutz der Kommunikation verwenden möchte.