এই সমাধান ডেটা এনক্রিপশনকে আগের চেয়ে আরও নিরাপদ করে তুলতে পারে

প্রতিবার কেউ একটি অটুট পাসওয়ার্ড তৈরি করার বা একটি ব্যক্তিগত বার্তা পাঠানোর চেষ্টা করেন, তখন তাকে একটি সংখ্যার উপর আস্থা রাখতে হয়। সেই সংখ্যাটি এমন হওয়ার কথা যা একটি কম্পিউটার সম্পূর্ণ random-ভাবে তৈরি করেছে। দুর্ভাগ্যবশত, কোনো কম্পিউটারই আসলে গ্যারান্টি দিতে পারেনি যে এই সংখ্যাটি সত্যিই random। এখন পর্যন্ত।

সত্যিকারের random number পেতে, সুইজারল্যান্ডের ETH Zurich-এর পদার্থবিদরা quantum জগতের দিকে ফিরেছেন। তারা প্রমাণ করতে পারেন যে তাদের কৌশল যে সংখ্যাগুলি বের করে তা সত্যিই random (শুধু একটি অতি ক্ষুদ্র সম্ভাবনা সহ যে তারা ভুল)।

একটি সংখ্যা যা random প্রমাণিত, তা encryption-এর মাধ্যমে ব্যক্তিগত ডেটা রক্ষা করতে সাহায্য করতে পারে। কারণটা এখানে। Encryption ব্যক্তিগত তথ্যকে একটি গোপন "key" ব্যবহার করে একটি scrambled কোডে পরিণত করে কাজ করে। Key একটি random number থেকে তৈরি হয়। যদি সেই সংখ্যাটি সত্যিই random হয়, তবে কেউ key ছাড়া তথ্য unscramble করতে পারে না। তবে, যদি এটি সত্যিই random না হয়, একজন হ্যাকার এর পিছনের code বের করে key পুনর্গঠন করতে পারে। এবং এটি পূর্বে masked তথ্য প্রকাশ করে দেবে।

"যখন randomness দুর্বল হয়, এটি থেকে তৈরি key অনুমানযোগ্য হয়ে ওঠে। একজন আক্রমণকারী বিলিয়ন বছর লাগার কথা এমন কাজকে ব্যবহারিক কিছুতে সংকুচিত করতে পারে," ব্যাখ্যা করেন ডেভিড হোল্টজম্যান। অন্য কথায়, একটি অনুমান খেলা যা মহাবিশ্বের বয়সের চেয়েও বেশি সময় নিতে পারে, তা একটি কাজে পরিণত হয় যা একটি কম্পিউটার মাস বা বছরে সম্পন্ন করতে পারে।

হোল্টজম্যান নতুন কাজে অংশ নেননি। তবুও, তিনি এই ধরনের বিষয় সম্পর্কে জানেন। তিনি মার্কিন ন্যাশনাল সিকিউরিটি এজেন্সির জন্য একজন cryptographer হিসেবে কাজ করেছেন এবং এখন Naoris Quantum Protocol নামে একটি সাইবার নিরাপত্তা ফার্ম চালান।

নতুন গবেষণাটি বাস্তব ঘটনার উল্লেখ করে যেখানে দুর্বল randomness আক্রমণকারীদের ব্যক্তিগত ডেটা চুরি করতে দিয়েছে—এবং একটি নতুন সমাধান প্রদান করে।

পক্ষপাতের সমস্যা সমাধান

সাধারণ কম্পিউটারগুলি সত্যিকারের random number তৈরি করতে পারেনি কারণ সেই মেশিনগুলি অনুমানযোগ্য হওয়ার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। একটি সাধারণ কম্পিউটারে, একই প্রারম্ভিক অবস্থা সর্বদা একই ফলাফল তৈরি করবে। একটি "random" সংখ্যা তৈরি করতে, এই ডিভাইসগুলি একটি সূত্র এবং একটি প্রারম্ভিক সংখ্যা ব্যবহার করে, যাকে "seed" বলা হয়। এবং যদিও ফলাফলটি random দেখাতে পারে, এটি আসলে শুধুমাত্র এক ধরনের random।

বিজ্ঞানীরা এটিকে pseudo-randomness বলেন। কেন? যদি কেউ seed অনুমান করে, তারা একটি কম্পিউটার একটি "random" সংখ্যা তৈরি করতে যে ধাপগুলির সম্পূর্ণ ক্রম নেয় তা পুনর্নির্মাণ করতে পারে। এটি ডেটা নিরাপদে mask করার জন্য তৈরি কোড ভেঙে দেবে।

কিন্তু quantum জগতে একটি প্রাকৃতিক সমাধান বিদ্যমান। "Quantum" শব্দটি আমাদের মহাবিশ্বের অত্যন্ত ক্ষুদ্র জিনিসগুলিকে বর্ণনা করে, যেমন ক্ষুদ্র কণা। আণুবীক্ষণিক কণার এই জগতে, ভৌত প্রক্রিয়াগুলি আসলে random। প্রকৃতপক্ষে, গবেষকরা ইতিমধ্যেই randomness তৈরি করতে quantum ডিভাইস ব্যবহার করেছেন। কিন্তু এখন পর্যন্ত, সেই randomness ক্যাপচার করতে ব্যবহৃত কোনো ডিভাইসই নিখুঁত ছিল না। ছোট হার্ডওয়্যার ত্রুটিগুলি ফলাফলগুলিকে পুরোপুরি random হতে বাধা দিয়েছে।

অতীতে, গবেষকরা আরও ভাল, কম পক্ষপাতযুক্ত ডিভাইস তৈরি করার চেষ্টা করেছেন। ETH Zurich দল একটি ভিন্ন উপায় খুঁজে পেয়েছে: একটি দুই-অংশের সিস্টেম যা ডিভাইসগুলি অসম্পূর্ণ হলেও কাজ করে। সেটআপটি দুটি ভিন্ন স্থানে, একসঙ্গে দুটি পরীক্ষা চালানোর উপর নির্ভর করে, ব্যাখ্যা করেন পদার্থবিদ রেনাতো রেনার। এটি একটির ফলাফলকে সরাসরি অন্যটিকে প্রভাবিত করতে বাধা দেয়।

বিভক্ত পরীক্ষাগুলিকে দুটি রাবার বলের মতো ভাবুন। বলগুলি একই রকম দেখায়। কিন্তু প্রতিটির নিজস্ব ছোট পৃষ্ঠের ত্রুটি রয়েছে। সেই অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি প্রতিটি বলকে তার নিজস্ব সামান্য পক্ষপাত দেয়, যা এটিকে এক দিকে অন্যটির চেয়ে বেশি বার bounce করায়। যেহেতু প্রতিটি বল আলাদাভাবে তৈরি হয়েছিল, তার ত্রুটিগুলির অন্যটির সঙ্গে কোনো সম্পর্ক নেই।

একইভাবে, ETH Zurich-এর দুটি ডিভাইস প্রত্যেকে তার নিজস্ব পক্ষপাত সহ random number তৈরি করেছে। কিন্তু যেহেতু ডিভাইসগুলি বিচ্ছিন্ন ছিল, তাদের আউটপুটে পক্ষপাতগুলি সম্পূর্ণভাবে সম্পর্কহীন ছিল। রেনারের দল তার দুটি পরীক্ষা থেকে ফলাফল সংগ্রহ করেছে, তারপর তাদের ফলাফলগুলি একত্রিত করেছে। এটি করতে, তারা randomness extractor নামক কিছু ব্যবহার করেছে।

সেই extractor কোনো পরীক্ষার আউটপুটকে নিজে থেকে পুরোপুরি random হতে ঠিক করে না। পরিবর্তে, এটি দুটি আউটপুট একসঙ্গে দেখে। তারপর এটি একটি গাণিতিক সূত্র ব্যবহার করে সেগুলি একত্রিত করে। যেহেতু প্রতিটি ডিভাইসের random number-এ ত্রুটিগুলি সম্পর্কহীন, সেগুলি একত্রিত করলে সেই ত্রুটিগুলি বাতিল হয়ে যায়। ফলাফলটি সত্যিই অনুমানযোগ্য।

ETH Zurich পরীক্ষার জন্য, দলটি ৩০ মিটার (প্রায় ১০০ ফুট) দূরে দুটি quantum ডিভাইস ব্যবহার করেছে। এই বিচ্ছিন্নতা নিশ্চিত করেছে যে কোনো সংকেত—এমনকি যদি তা আলোর গতিতে ভ্রমণ করে—প্রতিটি ফলাফল তৈরি হওয়ার আগে তাদের মধ্যে যেতে পারে না। এটি একটি গ্যারান্টি যে একটির আউটপুট অন্যটিকে প্রভাবিত করতে পারে না।

প্রতিটি ডিভাইস একটি quantum ঘটনার ফলাফল পরিমাপ করেছে, যেমন একটি photon একটি light-splitting ডিভাইসের মধ্য দিয়ে যাওয়া। উভয়ের ফলাফল randomness extractor-এর মধ্য দিয়ে চালানো প্রতিটিতে ইতিমধ্যে উপস্থিত randomness বাড়িয়েছে।

রেনারের গ্রুপ Nature-এ ২৭ মে এটি কীভাবে করেছে তা বর্ণনা করেছে।

'Bell test' পাস করা

Randomness প্রমাণ করা খুব কঠিন, বলেন নিকোল ইয়াঙ্গার হালপার্ন, যিনি নতুন কাজে অংশ নেননি। "আমরা একটি random-number generator শুধুমাত্র প্রমাণ করে সার্টিফাই করতে পারি যে কোনো সম্ভাব্য আক্রমণ এটি নষ্ট করতে পারেনি," ব্যাখ্যা করেন এই quantum পদার্থবিদ। তিনি মেরিল্যান্ডের গেইথার্সবার্গে মার্কিন ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড টেকনোলজিতে কাজ করেন।

তার extractor থেকে আউটপুট আসল কিনা তা নিশ্চিত করতে, ETH Zurich দল Bell test নামে পরিচিত কিছু ব্যবহার করেছে। এই পদার্থবিজ্ঞান পরীক্ষা প্রমাণ করে যে একটি quantum ফলাফল জাল বা আগে থেকে পরিকল্পিত ছিল না।

এই পরীক্ষা পাস করা গুরুত্বপূর্ণ কিছু বোঝায়। দলটিকে বিশ্বাস করতে হয়নি যে তাদের ডিভাইসগুলি নিখুঁত। একটি ডিভাইসে একটি লুকানো ত্রুটি থাকতে পারে বা গোপনে টেম্পার করা হতে পারে। যেভাবেই হোক, এটি পাওয়া সঠিক প্যাটার্ন জাল করতে পারেনি। এই প্যাটার্নটি কেবল সত্যিকারের, অনুমানযোগ্য quantum আচরণের কারণে হতে পারে।

বিজ্ঞানীরা এই ধরনের প্রমাণকে "device-independent" বলেন। নিশ্চিততা পরীক্ষা থেকেই আসে। সরঞ্জাম বা পরীক্ষার সেটআপে অন্ধ বিশ্বাসের প্রয়োজন নেই।

২০২৫ সালে, নিউ ইয়র্ক সিটির JPMorgan Chase-এর মিনঝাও লিউ-এর নেতৃত্বে একটি দল দাবি করেছিল যে তারা "certified randomness" সহ সংখ্যা তৈরি করেছে। তবে, তার দাবি একটি বড় premise-এর উপর নির্ভর করেছিল। এটি ধরে নিয়েছিল যে কোনো classical—অর্থাৎ, non-quantum—কম্পিউটার কখনোই তার ফলাফল অনুলিপি করার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী হবে না। (অন্যথায়, একটি সাধারণ কম্পিউটার ব্যবহার করে একজন হ্যাকার শেষ পর্যন্ত সেই দলের random number অনুমান explain করতে পারে।)

"আমাদের ফলাফল," রেনার বলেন, "randomness generate করার চেষ্টা করা কারও ক্ষমতার উপর কোনো [সীমাবদ্ধতা] impose করে না।" তাই, তিনি দাবি করেন এটি প্রথম বাস্তব-জগতের প্রদর্শনী যে প্রাকৃতিক quantum randomness কে সম্পূর্ণ random কিছুতে পরিণত করা যায়। রেনার এবং একজন সহকর্মী প্রথমে ২০১২ সালে এই ধারণাটি প্রস্তাব করেছিলেন। এখন, তিনি এটি সত্য প্রমাণ করতে সাহায্য করেছেন।