Hệ thống randomness beacon của University of Colorado ( CURBY ) đã khơi mào một cuộc thảo luận thú vị trong cộng đồng công nghệ về thời điểm và lý do chúng ta cần các số ngẫu nhiên có thể xác minh công khai. Trong khi hầu hết mọi người nghĩ về tính ngẫu nhiên như một thứ cần giữ bí mật, dịch vụ được hỗ trợ bởi lượng tử này lại phát sóng các bit ngẫu nhiên để mọi người có thể xem và sử dụng.
Lập luận ủng hộ tính ngẫu nhiên công khai
Cộng đồng đã xác định được một số trường hợp sử dụng thuyết phục mà tính ngẫu nhiên công khai hoàn toàn hợp lý. Khi hai bên cần giải quyết bất đồng một cách công bằng, họ có thể đồng ý sử dụng giá trị beacon tương lai làm việc tung đồng xu - không bên nào có thể thao túng kết quả vì số ngẫu nhiên đó chưa tồn tại. Nguyên tắc tương tự này áp dụng cho việc lựa chọn bồi thẩm đoàn, kiểm toán công khai và hệ thống xổ số nơi mà tính minh bạch là quan trọng.
Một thành viên cộng đồng đã nêu bật mối quan ngại thực tế về việc sử dụng cùng một nguồn ngẫu nhiên cho nhiều mục đích, lưu ý rằng các kỹ thuật phù hợp như HKDF (Hash-based Key Derivation Function) nên được sử dụng để tạo ra các giá trị ngẫu nhiên riêng biệt cho các ứng dụng khác nhau. Điều này ngăn chặn tình huống khó xử khi ai đó có thể thắng nhiều lựa chọn ngẫu nhiên cùng lúc.
Các trường hợp sử dụng tính ngẫu nhiên công khai
- Lựa chọn bồi thẩm đoàn
- Ngẫu nhiên hóa kiểm toán công khai
- Xổ số phân bổ tài nguyên
- Giải quyết tranh chấp công bằng giữa các bên
- Ứng dụng Web3 và hợp đồng thông minh
Triển khai kỹ thuật và sự tin tưởng
CURBY kết hợp cả nguồn ngẫu nhiên cổ điển và lượng tử, sử dụng các phép đo hạt lượng tử và hệ thống blockchain có tên Twine để xác minh. Phương pháp lượng tử giải quyết một hạn chế chính của máy tính thông thường - chúng chỉ có thể tạo ra các số giả ngẫu nhiên mà kẻ tấn công quyết tâm có thể dự đoán được.
Tuy nhiên, cộng đồng vẫn chia rẽ về việc liệu sự phức tạp này có cần thiết hay không. Những người chỉ trích cho rằng máy tính hiện đại đã có nguồn ngẫu nhiên tốt thông qua các thành phần phần cứng như bộ khuếch đại nhiễu nhiệt. Intel đã sử dụng các phương pháp như vậy từ năm 1999, tinh chỉnh chúng thành các tính năng như RdRand .
So sánh các nguồn tạo số ngẫu nhiên
- Máy tính cổ điển: Số giả ngẫu nhiên (thuật toán có thể dự đoán được)
- Dựa trên phần cứng: Nhiễu nhiệt, diode zener ( Intel RdRand từ năm 2011)
- Dựa trên lượng tử: Đo lường hạt lượng tử (thực sự không thể dự đoán được)
Câu hỏi về Blockchain
Thú vị thay, CURBY đại diện cho một trong những trường hợp hiếm hoi mà công nghệ blockchain phục vụ một mục đích thực tế và rõ ràng. Sổ cái phân tán giúp xác minh dấu thời gian và đảm bảo quá trình tạo ngẫu nhiên có thể được kiểm toán. Các thành viên cộng đồng ghi nhận đây là một trường hợp sử dụng hợp pháp cho blockchain, không giống như nhiều ứng dụng gây chú ý trên báo chí.
Dịch vụ đã ngừng hoạt động để nâng cấp vào tháng 7 năm 2024 và tiếp tục hoạt động trở lại vào tháng 5 năm 2025, cho thấy sự phát triển liên tục của công nghệ ngẫu nhiên lượng tử. Trong khi Boulder , Colorado có thể đang trở thành một trung tâm bất ngờ cho nghiên cứu ngẫu nhiên ( NIST cũng có một cơ sở lớn ở đó), giá trị thực sự nằm ở việc cung cấp các số ngẫu nhiên đáng tin cậy khi tính minh bạch quan trọng hơn tính bí mật.
Phép đo hạt lượng tử: Sử dụng hành vi không thể dự đoán của vật lý lượng tử để tạo ra các số thực sự ngẫu nhiên, thay vì các thuật toán máy tính chỉ có vẻ ngẫu nhiên
HKDF: Một phương pháp mật mã để tạo ra nhiều giá trị ngẫu nhiên khác nhau từ một nguồn duy nhất
Giả ngẫu nhiên: Các số có vẻ ngẫu nhiên nhưng thực tế được tạo ra bởi các công thức toán học có thể dự đoán
Tham khảo: CURBY - CU Randomness Beacon