陜西
如果我讓你隨便說一個數字。
你可能會說7。
為什么？
因為全球無數實驗已經證明，當人類被要求“隨機”選擇一個數字時，7出現的頻率遠高于平均值。
換句話說，人類并不擅長隨機。
事實上，不只是人類。
計算機也不擅長。
甚至很多被稱為“隨機數生成器”的設備，本質上也只是偽隨機。
它們看起來雜亂無章，但背后依然遵循某種規則。
而最近，瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的一項實驗，卻試圖完成一個近乎哲學的問題：
有沒有辦法制造出真正隨機的數字？
研究團隊給出的答案是：
有。
而且他們認為自己已經第一次做到了。
相關論文發表于《Nature》。
隨機為什么這么重要？
很多人會覺得隨機數沒什么大不了。
實際上，現代互聯網幾乎建立在隨機數之上。
你的銀行卡密碼。
微信支付。
HTTPS加密。
數字身份認證。
區塊鏈。
彩票。
甚至軍事通信。
都需要大量隨機數。
因為加密系統最怕的事情就是被預測。
假如某個黑客發現：
你的隨機數生成器其實更偏愛某些數字。
那么理論上，他就能縮小破解范圍。
密碼依然是密碼。
但安全性已經開始崩塌。
所以密碼學界有一句老話：
真正的安全來自不可預測。
問題在于，真正的不可預測極其難實現。
傳統隨機數其實并不隨機
你電腦里的隨機數，大多數來自算法。
輸入一個種子。
運行一串公式。
得到一大堆看起來毫無規律的數據。
這叫偽隨機數。
對于絕大多數用途已經足夠。
但從嚴格意義上說，它們并不隨機。
因為只要知道算法和初始條件。
理論上就能把未來全部推算出來。
就像彩票開獎機如果提前知道每個球的位置和運動軌跡。
結果依然是確定的。
只是你不知道而已。
于是科學家開始尋找真正的隨機源。
他們盯上了量子世界。
因為量子力學有一個非常特殊的特點：
某些事件在測量前根本沒有確定結果。
不是你不知道。
而是自然界自己也不知道。
比如一個電子的自旋。
測量之前，它可能同時處于多種狀態。
直到觀測發生。
結果才會出現。
這似乎天然就是隨機性的來源。
于是大量量子隨機數發生器誕生了。
但問題很快出現。
即使使用量子系統。
設備本身依然可能存在偏差。
探測器效率不同。
電子噪聲干擾。
制造誤差。
環境影響。
這些因素都會偷偷帶來傾向性。
理論上隨機。
實際上可能仍然存在細微偏差。
這種偏差在日常生活里幾乎察覺不到。
但對于頂級加密系統而言，卻可能成為漏洞。
因此科學家一直追求一個目標：
不是生成隨機數。
而是生成能夠被證明隨機的隨機數。
聽起來像繞口令。
但這正是本次研究的核心。
這次實驗到底做了什么？
研究團隊使用了兩個超導量子比特。
你可以把它們理解成兩個極其脆弱的量子開關。
為了避免互相作弊。
研究人員把它們放在相距30米的位置。
中間通過一根超低溫管道連接。
溫度接近絕對零度。
大約零下273攝氏度附近。
在這種環境下。
微波光子能夠在兩個量子芯片之間來回穿梭。
從而形成量子糾纏。
量子糾纏是現代物理最神秘的現象之一。
兩個粒子即使相隔很遠。
依然會表現出強烈關聯。
愛因斯坦曾經把它稱為：
“幽靈般的超距作用”。
當然。
這種關聯并不能超光速傳遞信息。
但它足以讓兩個量子系統表現出超越經典物理的行為。
研究人員利用這種糾纏狀態進行測量。
關鍵的一步是：
他們故意讓兩個量子比特之間遠到來不及通信。
即便光速傳播。
也來不及影響彼此結果。
這樣就堵死了所有經典解釋。
如果依然出現關聯。
那么只能歸因于量子力學本身。
接下來出現了最聰明的一步。
研究人員沒有試圖從零開始制造完美隨機。
他們反而先拿來一個并不完美的隨機數源。
這個隨機源本身帶有偏差。
然后利用量子糾纏產生的數據。
通過特殊算法進行“隨機性放大”。
有點像凈水器。
進去的是不夠純凈的隨機。
出來的是更高等級的隨機。
最終得到的0和1序列。
不僅通過統計檢驗。
更重要的是：
它們在理論上也被證明無法預測。
這意味著什么？
過去我們經常說：
“這個隨機數看起來很隨機。”
現在研究人員說：
“不，我們可以證明它隨機。”
兩者差別巨大。
前者是經驗判斷。
后者是數學證明。
就像以前我們覺得一把鎖很安全。
現在則可以證明：
在已知物理規律下，這把鎖不存在可利用漏洞。
研究負責人Renato Renner甚至表示。
他們的方法幾乎不需要額外計算。
因為隨機性本身來自量子測量。
不是來自復雜算法。
相比傳統偽隨機數生成器。
計算成本幾乎可以忽略。
未來會有什么用？
最直接的應用當然是加密。
如果隨機數徹底不可預測。
那么密碼系統的安全性將進一步提升。
除此之外。
數字身份認證。
區塊鏈。
量子網絡。
電子投票。
彩票系統。
都可能受益。
研究團隊甚至把它比作原子鐘。
原子鐘定義時間。
而這種系統未來可能定義隨機。
成為整個數字世界的基礎參考源。
不過更有意思的是背后的哲學意義。
幾百年來。
科學一直試圖尋找規律。
從牛頓到愛因斯坦。
從行星運動到原子結構。
物理學最大的成功，就是讓世界變得越來越可預測。
但量子力學卻不斷告訴我們：
宇宙深處似乎存在真正的隨機。
不是因為人類無知。
不是因為儀器不夠精密。
而是因為自然本身就是如此。
這次實驗最震撼的地方就在這里。
科學家花了幾十年時間。
最終證明了一件有些諷刺的事情：
在宇宙最深層的規則里，或許真的存在毫無規則的東西。
而這一次，他們第一次把這種“毫無規則”，變成了可以被驗證、被證明、被利用的技術。
從某種意義上說。
這可能是人類第一次真正握住了“隨機性”本身。
參考文獻
Kulikov, A., Storz, S., Sch?r, J. D., et al. (2026). Experimental randomness amplification. Nature, 653, 1033–1038. https://doi.org/10.1038/s41586-026-10521-8
ETH Zurich. (2026). Physicists achieve perfect randomness for the first time ever.
Renner, R., Wallraff, A., et al. Quantum Information and Cryptography Group, ETH Zurich. Experimental realization of certified randomness amplification.
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