Atzar a corre-cuita

Fer coses sense ordre ni concert no és tan fàcil com sembla. Per exemple, intenti dir les primeres xifres que li vénen al cap: 5,4,2,7,6… Si li demanen seguir fins a mil de seguides, probablement es cansarà i començarà a repetir certs números amb més freqüència que altres. I llavors ja no estarà dient xifres a l'atzar.

Un equip d'investigadors de l'Institut de Ciències Fotòniques (Icfo), a Castelldefels (Baix Llobregat), ha desenvolupat un instrument per generar seqüències de números totalment casuals i a més a una velocitat rècord: 43.000 milions de bits aleatoris per segon, entre 1.000 i 10.000 vegades més que els millors dispositius existents. L'equip de l'Icfo ha patentat el prototip i l'està testant en un centre de supercomputació japonès amb l'objectiu de posar-lo al mercat.

NO ÉS UNA EXCENTRICITAT / Tant interès per generar números a cegues no és una excentricitat. N'hi ha prou de pensar que, segons els papers d'Edward Snowden, l'Agència de Seguretat Nacional dels Estats Units (NSA) va pagar més de 7 milions d'euros a la principal empresa de xifrat del món, RSA Security, per conèixer la clau amb la qual generava els seus números aleatoris.

I és que aquests bits a la babalà entren en joc en multitud d'aplicacions. Per exemple, els fan servir els superordinadors que produeixen les prediccions del temps. Aquestes es fonamenten en programes «que necessiten simular moltes condicions diferents», explica el físic Morgan Mitchell, creador del dispositiu juntament amb Valerio Pruneri i els seus respectius equips. Els números casuals serveixen per generar aquests escenaris meteorològics de manera casual, per poder calcular quin és efectivament el més probable. «Si es fan servir números no aleatoris, que tenen patrons repetitius, algun escenari rellevant es podria quedar fora de les simulacions», explica Mitchell.

Una altra aplicació és la generació de claus. «Quan et connectes a una web segura, el teu ordinador i el servidor negocien una connexió segura. En aquest procés, el teu ordinador genera una clau que s'utilitzarà en aquesta sessió. Es necessiten números aleatoris per poder generar claus que ningú tingui la possibilitat d'endevinar i així llegir la comunicació», explica el científic.

La manera més fàcil de generar números a l'atzar és a través de programes informàtics. No obstant, aquestes seqüències no són estrictament aleatòries: al cap d'un temps, qualsevol programa acaba entrant en un bucle. Una altra estratègia és utilitzar processos naturals. «Si poses un micròfon a gravar el vent i digitalitzes aquest senyal, pots obtenir seqüències de bits aleatoris -explica-, però la turbulència no és un fenomen del tot casual. Si algú fos capaç de detectar-ne els patrons, podria predir la seqüència de bits». Per aquest motiu, els investigadors de l'Icfo han buscat processos físics que se sap que són absolutament atzarosos. Aquests es troben en el regne de la mecànica quàntica, la teoria que descriu la matèria a escala microscòpica. «Per exemple, si llances un fotó contra un mirall semireflectant, la quàntica diu que pot travessar el mirall, o bé ser reflectit, de forma totalment casual: no hi ha manera de predir què passarà», insisteix el físic.

POLSOS DE LLUM / En la seva invenció, els investigadors usen un làser que genera polsos de llum amb una propietat (la fase) que té naturalesa quàntica i és totalment atzarosa. En el seu dispositiu, la llum es fa interferir per incrementar la força del senyal i es converteix en una seqüència de bits utilitzant tecnologia de telecomunicació estàndard: la combinació de les dues coses permet extreure un nombre rècord de bits de cada pols.

Notícies relacionades

Un nou mètode científic descobreix l’arbre més alt de Catalunya: un plàtan de 54,55 metres

¿Per què les renovables són estratègiques?

«El punt clau és que aconsegueixen anar molt ràpid amb una tecnologia relativament senzilla, cosa que explica l'interès comercial», diu Josh Nunn, expert de la Universitat d'Oxford no implicat en el treball de l'Icfo. «A més a més, els autors donen proves que els números generats són realment aleatoris», afegeix.

De moment, el dispositiu fa de mida com una capsa de sabates i Mitchell estima que seria massa car per a l'ús domèstic. Però l'equip ja està pensant a com miniaturitzar-lo i abaratir-lo.