(Phys.org) —Estrellas, cuásares, y otros objetos celestes generan fotones de forma aleatoria, y ahora los científicos han aprovechado esta aleatoriedad para generar números aleatorios a tasas de más de un millón de números por segundo. La generación de números aleatorios a tasas muy altas tiene una variedad de aplicaciones, como en criptografía y simulaciones por computadora.

Pero los investigadores del nuevo estudio también están interesados ​​en usar estos generadores de números aleatorios cósmicos para otro propósito:probar los fundamentos de la física abordando progresivamente otra laguna en las pruebas de Bell. Si bien las pruebas de Bell muestran que las partículas cuánticas están correlacionadas de formas que no pueden ser explicadas por la física clásica, los resultados pueden no ser confiables si partes de estas pruebas logran aprovechar cualquier tipo de laguna.

Los investigadores, dirigido por Jian-Wei Pan, en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Shanghai, han publicado un artículo sobre el uso de fuentes cósmicas para generar números aleatorios en un número reciente de Cartas de revisión física .

"Presentamos una realización experimental de generadores de números aleatorios cósmicos (RNG) y un diseño realista de un experimento de prueba de Bell listo para eventos con estos RNG para abordar la laguna de libertad de elección mientras se cierran las lagunas de localidad y eficiencia simultáneamente, "dijo el coautor Jingyun Fan Phys.org . "Será de gran interés implementar el experimento propuesto en un futuro próximo".

En su trabajo, los investigadores utilizaron un telescopio óptico ubicado en el Observatorio Astronómico de Xinglong, Porcelana, para recolectar luz de una variedad de fuentes de radiación cósmica muy brillantes y distantes. Algunos de estos objetos son más de un billón de veces más brillantes que nuestro Sol y se encuentran a cientos de millones de años luz de distancia.

Dado que el intervalo de tiempo entre los eventos de emisión de fotones es aleatorio, los fotones son detectados por el telescopio a intervalos de tiempo aleatorios. El dispositivo tiene una resolución de tiempo de 25 picosegundos (un picosegundo es una billonésima de segundo). De media, se detecta un fotón aproximadamente una vez cada 100 nanosegundos, correspondiente a más de un millón de fotones detectados por segundo. Esta tasa es competitiva con los mejores generadores de números aleatorios actuales, que utilizan láseres como fuente de fotones.

En la segunda parte de su estudio, los físicos propusieron que este generador cósmico de números aleatorios podría usarse para mejorar las pruebas de Bell. Estas pruebas tienen como objetivo demostrar que, a diferencia de nuestras observaciones del mundo clásico, el mundo cuántico no obedece al realismo local, un concepto que se refiere a una combinación de localidad (que los objetos no pueden influir entre sí a través de grandes distancias) y realismo (que los objetos existen incluso antes de que se haga cualquier medición). Violar una desigualdad de Bell muestra que, a nivel cuántico, la naturaleza viola la localidad o el realismo, o ambos.

Sin embargo, Las pruebas de Bell tienen varias lagunas. Típicamente, Las lagunas son formas en las que los objetos que se miden comparten información en secreto de una manera clásica para que parezca que el realismo local se viola cuando no lo es. Aunque los físicos han cerrado recientemente dos de estas lagunas (la laguna de la localidad y la laguna de detección), Siempre puede haber algunas lagunas que posiblemente puedan eludir las restricciones de la prueba.

Una de esas posibilidades se llama el vacío legal de la libertad de elección (o aleatoriedad). Esta laguna sugiere que la configuración del detector, que se determina mediante generadores de números aleatorios, podría haberse correlacionado de alguna manera incluso antes de que comenzara el experimento. Antes de ahora, Se ha pensado que estas correlaciones podrían haber ocurrido solo una fracción de segundo antes del inicio del experimento.

Mediante el uso de generadores de números aleatorios basados ​​en fuentes cósmicas, los investigadores demostraron que estas correlaciones deben haber ocurrido antes de que los fotones dejaran las estrellas, que es al menos 3000 años antes de que comenzara el experimento, una mejora de más de 16 órdenes de magnitud. (Hace un par de meses, se publicó de forma independiente un artículo que restringía las correlaciones a al menos 600 años en el pasado, utilizando métodos similares basados ​​en fuentes cósmicas de generación de números aleatorios).

Además, Un tercer grupo independiente de investigadores sugirió recientemente que la restricción de tiempo para la laguna de la libertad de elección podría retrasarse miles de millones de años mediante el uso de cuásares muy distantes como generadores de números aleatorios.

Para seguir adelante con esta posibilidad, Los investigadores del nuevo estudio sugieren que un experimento de Bell cósmico basado en satélites puede lograr mejores resultados que los experimentos basados ​​en la Tierra porque, por una cosa, evitaría perturbaciones atmosféricas. Esperan seguir buscando esas mejoras en el futuro.

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