Una computadora tradicional, que llamamos clásica, no tiene la capacidad de generar números verdaderamente aleatorios. En el ámbito de la informática, se emplean algoritmos específicos para producir estas cifras, los cuales dependen de un valor inicial conocido comúnmente como «semillas». Esta dependencia es fundamental porque permite generar uno o más números pseudoaleatorios. Utilizamos el término «pseudo» en este contexto porque, al requerir un valor inicial, nos damos cuenta de que los números obtenidos no pueden considerarse genuinamente aleatorios. Todo resultado de este tipo puede ser replicado o predecible si se tiene conocimiento sobre la semilla y los procedimientos aplicados en el proceso de generación.
Al hablar sobre las semillas, nos encontramos con varias posibilidades. Existen algoritmos que utilizan el reloj del sistema como fuente de entropía, y se pueden incorporar otros elementos que aumentan la percepción de aleatoriedad en los números generados, tales como el movimiento del ratón, la temperatura de la CPU en un instante específico, entre otros factores. Sin embargo, es importante destacar que los números generados por estos métodos no son realmente aleatorios. Si un observador conoce las semillas empleadas y entiende los procesos que se llevaron a cabo para crearlos, entonces puede, en cierta medida, predecir los resultados.
Computadora cuántica, el salvador a la vista
Los números aleatorios desempeñan un papel crítico en el funcionamiento del inmenso conglomerado financiero estadounidense JPMorgan. Aunque a simple vista pueda parecer curioso que una entidad bancaria se preocupe por la generación de números aleatorios, esta necesidad es fundamental para múltiples aspectos de su actividad cotidiana. Las cifras aleatorias son esenciales en técnicas de criptografía, que permiten la transferencia de información segura, en operaciones relacionadas con criptomonedas, así como en el desarrollo de juegos aleatorios y en general en cualquier proceso donde la aleatoriedad sea crucial.
Para probar su plan, llevaron a cabo su algoritmo en una computadora cuántica de 56 qubits con trampas de iones, desarrollada por Quantinuum.
Con este contexto, en mayo de 2023, un equipo de criptógrafos de JPMorgan decidió implementar un nuevo algoritmo para la generación de números aleatorios, buscando llevarlo a cabo en una computadora cuántica. La estrategia era aprovechar la aleatoriedad inherente que se manifiesta en el comportamiento de los qubits, cuyas propiedades están regidas por las leyes de la física cuántica. El objetivo era generar bits utilizando esta aleatoriedad, que se podrían validar posteriormente.
Para poner a prueba su enfoque, llevaron a cabo su algoritmo en una computadora cuántica que cuenta con 56 qubits, equipadas con trampas de iones, fabricadas por la empresa estadounidense Quantinuum, que pertenece a Honeywell. Los resultados fueron positivos, y el equipo describió los hallazgos en un artículo muy interesante publicado en Nature.
Para comprobar que los números que produjo su algoritmo cuántico eran realmente aleatorios, los investigadores de JPMorgan colaboraron con científicos del Laboratorio Nacional Argonne, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y la Universidad de Texas en Austin. En su artículo, desarrollaron un método que les permitió demostrar matemáticamente, utilizando herramientas avanzadas respaldadas por el gobierno de los Estados Unidos, que los números generados por la computadora cuántica eran genuinamente aleatorios. «Este resultado es revolucionario […] El próximo paso es entender cómo podemos aplicar esta tecnología en diversas áreas», comentó Marco Pistoia, jefe del proyecto y director de Investigación Aplicada en Tecnología Global de JPMorgan.
Imagen | Honeywell
Más información | Nature | Bloomberg
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