Según los estándares normales, el diseño de un nuevo láser es un fracaso total. En lugar de producir un haz constante y nítido, el láser proyecta un parche borroso de luz lleno de motas de brillo que parpadean al azar. Pero para un equipo de físicos, la salida desordenada del láser es su mayor activo. Las fluctuaciones caóticas en la luz del láser se pueden traducir en 254 billones de dígitos aleatorios por segundo, más de 100 veces más rápido que otros generadores de números aleatorios alimentados por láser, informan los investigadores en Science del 26 de febrero .

"Este es un paso maravilloso" hacia una generación de números aleatorios más eficiente, dice Rajarshi Roy, físico de la Universidad de Maryland en College Park que no participó en el trabajo.

Los generadores de números aleatorios son herramientas valiosas en informática ( SN: 27/05/16 ). Se utilizan para crear claves de cifrado que codifican datos privados, como contraseñas y números de tarjetas de crédito, para que la información pueda viajar de forma segura a través de Internet. Las simulaciones por computadora de sistemas complejos, como el clima de la Tierra o el mercado de valores, también requieren muchos números aleatorios para capturar adecuadamente las ocurrencias fortuitas que ocurren en la vida real.

Los láseres pueden generar secuencias de números aleatorios gracias a las pequeñas fluctuaciones naturales en la frecuencia de la luz a lo largo del tiempo. Pero usar un rayo láser para producir números aleatorios como ese es como lanzar repetidamente un solo dado. Para generar muchas cadenas de dígitos aleatorios a partir de un solo láser a la vez, el físico Hui Cao de la Universidad de Yale y sus colegas idearon un nuevo diseño.

En el láser del equipo, la luz rebota entre los espejos colocados en los extremos de una cavidad con forma de reloj de arena antes de salir del dispositivo. Esta forma irregular permite que ondas de luz de varias frecuencias reboten a través del láser y se superpongan entre sí. Como resultado, cuando el láser brilla sobre una superficie, su luz contiene un patrón en constante cambio de pequeños pinchazos que se iluminan y se atenúan al azar. Una computadora puede traducir el brillo en cada punto del patrón a lo largo del tiempo en una serie aleatoria de unos y ceros.

Cao y sus colegas apuntaron el láser a una cámara de alta velocidad, que midió la intensidad de la luz en 254 puntos a lo largo del haz aproximadamente cada billonésima de segundo. Pero esa cámara rastreó la luz láser durante solo un par de nanosegundos antes de que se llenara su memoria, después de lo cual los datos se cargaron en una computadora para codificarlos como 0 y 1, dice Daniel Gauthier, físico de la Universidad Estatal de Ohio que coescribió un comentario . sobre el estudio en la misma edición de Science . Para funcionar en el mundo real, este generador de números aleatorios necesitaría estar equipado con detectores de luz que pudieran enviar mediciones de brillo rápido a las computadoras en tiempo real.

CITAS

K. Kim et al . Generación masiva de bits aleatorios ultrarrápidos en paralelo con un láser a escala de chip . ciencia _ vol. 371, 26 de febrero de 2021, pág. 948. doi: 10.1126/ciencia.abc2666.

I. Fischer y DJ Gauthier. Recolección a alta velocidad de números aleatorios. ciencia _ vol. 371, 26 de febrero de 2021, pág. 889. doi: 10.1126/ciencia.abg5445.

Sobre María Temming
Anteriormente redactora del personal de ciencias físicas en Science News , Maria Temming es editora asistente en Science News for Students . Tiene una licenciatura en física e inglés y una maestría en escritura científica.