تطوير أسرع مولد للأرقام العشوائية يعتمد على الليزر

طور فريق من العلماء الدوليين ليزرًا يمكنه توليد 254 تريليون رقم عشوائي في الثانية، أي أسرع بمئة مرة من مولد الأرقام العشوائية المستند إلى الحاسب RNG.

وبالرغم من أن إنشاء الأرقام العشوائية كان موجودًا منذ آلاف السنين، إلا أنه مهم بشكل متزايد في الحوسبة لأنه يشكل أساس التشفير.

ومع وجود عدد أكبر من الأجهزة عبر الإنترنت أكثر من أي وقت مضى، أصبحت الحاجة إلى تشفير أسرع يمكنه منع العناصر السيئة أكثر أهمية.

كما أن عمليات المحاكاة الحاسوبية للأنظمة المعقدة، مثل: مناخ الأرض أو سوق الأوراق المالية، تتطلب أيضًا العديد من الأرقام العشوائية لالتقاط الأحداث التي تحدث في الحياة الواقعية بشكل صحيح.

وفي إشارة إلى الحاجة السائدة إلى مولدات الأرقام العشوائية المستندة إلى الحاسب في التكنولوجيا الحديثة، عرضت شركة جوجل التفوق الواضح للحاسب الكمومي بقدرة 53 كيوبت باستخدام مشكلة مولد الأرقام العشوائية المستند إلى الحاسب.

ولهذا السبب يمكن للنظام الجديد أن يغير قواعد اللعبة، حيث يمكنه توليد 250 تيرابايت من البتات العشوائية في الثانية.

وكان الأمر سريعًا لدرجة أن الفريق الذي يقف وراءه ناضل من أجل تسجيل مخرجاته – التي تفوق 254 تريليون رقم عشوائي في الثانية – باستخدام الكاميرا العالية السرعة.

ووفقًا للباحثين، يتفوق النظام على مولدات الأرقام العشوائية المادية في السرعة ومن خلال قدرته على إنشاء العديد من تدفقات البت في وقت واحد.

ونُشرت النتائج في مجلة Science، ويستخدم الاختراع الجديد ليزرًا صغيرًا، يبلغ طوله ميليمترًا واحدًا فقط، الذي يعكس الضوء بين المرايا الموضوعة على طرفي تجويف على شكل ساعة رملية قبل الخروج من الجهاز.

وعلى عكس الأنظمة السابقة القائمة على الليزر، يمكن للعملية الجديدة تضخيم العديد من الأوضاع الضوئية في وقت واحد.

وتتداخل هذه مع بعضها بعضًا لتوليد تقلبات سريعة في الشدة سجلها الفريق بالكاميرا، التي قاست شدة الضوء عند 254 نقطة عبر الشعاع خلال نحو كل تريليون جزء من الثانية.

لكن السرعة التي كان الليزر يضخ بها البيانات تعني أن الكاميرا يمكنها تتبعه لبضع ثوان فقط قبل أن تمتلئ ذاكرتها، وبعد ذلك تم تحميل البيانات على جهاز حاسب.

وتم تطوير نظام المولد العشوائي بشكل مشترك بين باحثين من جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة وجامعة ييل وكلية ترينيتي في دبلن، وصُنع في جامعة نانيانغ التكنولوجية.

وبالنسبة لمستقبل النظام، يهدف الفريق إلى جعله جاهزًا للاستخدام العملي من خلال دمج الليزر في شريحة مدمجة، ويؤدي ذلك إلى تمكين إدخال الأرقام العشوائية التي يولدها مباشرة في الحاسب.