La física cuántica acaba de lograr algo que parecía imposible: generar aleatoriedad perfecta

En la vida cotidiana nos encontramos con eventos que parecen surgir del puro azar, pero cuando se trata de crear aleatoriedad de manera intencional la tarea se vuelve mucho más compleja. La mayoría de los sistemas informáticos actuales, basados en algoritmos deterministas, no pueden producir verdaderos números aleatorios; en su lugar generan secuencias que pueden predecirse si se conoce el algoritmo y la semilla.

Esta limitación es particularmente relevante en el ámbito de la criptografía, donde la seguridad de los datos y de las transacciones depende de claves que deben ser imposibles de adivinar. Los físicos y expertos en ciberseguridad consideran que la verdadera imprevisibilidad es un desafío hercúleo, hasta que ahora un equipo de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zúrich) anunció haber creado, por primera vez, un sistema capaz de generar “aleatoriedad perfecta” respaldado por los principios de la física cuántica. Los resultados fueron publicados en la revista Nature.

Amplificación de la aleatoriedad cuántica

El problema de generar aleatoriedad radica en que incluso fenómenos aparentemente aleatorios, como el lanzamiento de una moneda, están regidos por leyes físicas que, en teoría, pueden predecirse. Además, cualquier sistema real presenta imperfecciones que introducen sesgos. “Incluso los generadores cuánticos actuales no están exentos de errores sistemáticos o sesgos”, explica Andreas Wallraff, investigador de la ETH Zúrich y coordinador del estudio.

El equipo suizo desarrolló un método denominado “amplificación de la aleatoriedad”. Partiendo de una fuente cuántica imperfecta, el proceso extrae números que son absolutamente aleatorios, eliminando cualquier sesgo residual.

Puntos Clave

Un equipo de la ETH Zúrich anunció haber creado el primer sistema capaz de generar “aleatoriedad perfecta” respaldado por principios cuánticos
El método, denominado “amplificación de la aleatoriedad”, parte de una fuente cuántica imperfecta y elimina cualquier sesgo residual mediante procesamiento especializado
La validez del proceso se demostró con una prueba de Bell, que descarta explicaciones basadas en realismo local y confirma la verdadera imprevisibilidad cuántica
Esta generación de números verdaderamente aleatorios abre nuevas posibilidades para la criptografía, pues permite producir

Para validar su enfoque recurrieron a la prueba de Bell, un experimento diseñado para poner a prueba la incompatibilidad entre la mecánica cuántica y el concepto de realismo local propuesto por Albert Einstein. En términos simples, el realismo local sostiene que los objetos poseen propiedades bien definidas independientemente de la observación y que sólo pueden ser influenciados por eventos en su vecindad inmediata. La mecánica cuántica, por el contrario, permite que la medición de una partícula afecte instantáneamente a otra, sin importar la distancia, fenómeno conocido como entrelazamiento cuántico.

En el experimento, los investigadores construyeron un dispositivo con dos qubits (bits cuánticos) separados por un cable de 30 metros y refrigerados a temperaturas cercanas al cero absoluto. Los fotones viajan entre los qubits, creando un entrelazamiento que garantiza que la medición de uno produzca aleatoriamente un valor 0 o 1 y, al mismo tiempo, influya de forma instantánea en la medición del otro. La distancia de 30 metros asegura que, incluso a la velocidad de la luz, no haya intercambio de información clásica entre los qubits durante la medición, preservando así la pureza del azar.

Gracias a mejoras técnicas en la estabilidad y la velocidad del experimento, el equipo logró realizar más de mil millones de pruebas de la desigualdad de Bell en aproximadamente nueve horas. Las correlaciones observadas fueron tan fuertes que no pueden explicarse mediante teorías ocultas clásicas ni mediante comportamientos preprogramados.

“En esencia, se ha demostrado que la amplificación de la aleatoriedad es imposible con métodos puramente clásicos”, afirma el estudio. El resultado es un generador capaz de producir aleatoriedad perfecta, incluso partiendo de una fuente inicialmente imperfecta. “Por primera vez, podemos crear números aleatorios que permanecerán perfectamente aleatorios por la eternidad, sin importar los métodos analíticos que se empleen para intentar predecirlos”, concluye Renato Renner, coautor del trabajo.

Javier Mendoza Silva Periodista

Licenciado en Comunicación Social con mención en Periodismo por la Universidad Central de Venezuela. Tiene 12 años de experiencia en cobertura de política nacional y conflictos sociales, con enfoque en derechos humanos. Ha trabajado para medios impresos, digitales y radiofónicos en Latinoamérica.