Por que a aleatoriedade verdadeira é tão difícil
Uma das tarefas mais complicadas da física é produzir aleatoriedade genuína - aquela que seja comprovadamente imprevisível.
O problema é que não dá para concluir se algo é realmente aleatório olhando apenas para o resultado final.
Um dado pode ter pequenas imperfeições, marcas ou assimetrias que acabam influenciando a forma como ele cai.
Em computadores, os geradores de números aleatórios normalmente dependem de algoritmos.
Até mesmo o cara ou coroa é regido por forças físicas que, pelo menos em teoria, poderiam ser antecipadas.
Por isso, o desafio não é obter números que pareçam aleatórios, e sim demonstrar que ninguém poderia ter previsto o desfecho - isto é, que o sistema não está sendo afetado por regras ocultas, vieses discretos ou algum comportamento sutil.
Emaranhamento quântico na ETH Zurich e o teste de Bell
Uma equipe de físicos da ETH Zurich, na Suíça, afirma ter superado esse obstáculo usando um dos fenômenos mais estranhos da mecânica quântica: o emaranhamento.
"A sequência resultante de zeros e uns agora é realmente perfeitamente aleatória, e nós ainda conseguimos certificar isso", diz o físico Renato Renner, da ETH Zurich.
Em termos de segurança digital, aleatoriedade é um elemento essencial.
É ela que dificulta adivinhar senhas, códigos de autenticação e chaves de criptografia.
É também o motivo de um gerador de senhas criar combinações de caracteres sem sentido, em vez de algo previsível como SeuPrimeiroPet123.
E o impacto vai muito além de proteger uma senha do Flickr: há implicações diretas para a segurança internacional.
Casos recentes ilustram bem as consequências de falhas nesse ponto, como a vulnerabilidade de 2024 no PuTTY, em que um dos clientes SSH mais usados do mundo apresentava um problema na geração de números aleatórios para assinaturas criptográficas.
Outro exemplo é a falha de 2025 no AMD Zen 5 relacionada ao RDSEED: uma instrução de aleatoriedade por circuito físico podia produzir valores previsíveis enquanto informava, de forma incorreta, que havia funcionado.
Quando um código não é perfeitamente aleatório, ele se torna mais fácil de ser inferido por atacantes.
"Qualquer dispositivo eletrônico convencional, como um celular ou um computador, é completamente determinístico", disse Renner a Adam Kovac, da Scientific American, "então é, na prática, muito difícil para um computador ou qualquer outro dispositivo eletrônico gerar um valor aleatório".
Para enfrentar essa limitação, os cientistas recorreram a um experimento quântico conhecido como teste de Bell.
Eles prepararam um par de bits quânticos emaranhados, separados por 30 metros (cerca de 98 pés) e resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto.
Partículas emaranhadas são aquelas que, ao serem medidas, exibem semelhanças que não podem ser justificadas apenas pela física clássica.
As medições feitas nos bits quânticos produziram correlações tão intensas que não poderiam ser atribuídas a regras ocultas comuns nem a um comportamento pré-programado.
Para chegar a esse resultado, foi necessário aprimorar de maneira relevante a estabilidade e a velocidade do experimento, o que permitiu realizar mais de um bilhão de tentativas do teste de Bell ao longo de aproximadamente nove horas.
Amplificação de aleatoriedade e por que isso importa
Geradores quânticos anteriores já conseguiam saídas muito aleatórias, mas ainda dependiam de confiar no dispositivo físico e de condições iniciais perfeitamente aleatórias.
O grupo da ETH Zurich seguiu outro caminho: eles demonstraram a chamada amplificação de aleatoriedade, começando de propósito com aleatoriedade imperfeita - isto é, uma fonte que pode conter pequenas falhas ou vieses - e convertendo isso em aleatoriedade que pode ser certificada como perfeitamente imprevisível.
"Crucialmente", escrevem no artigo, "foi comprovado que a amplificação de aleatoriedade é impossível por meios puramente clássicos".
O sistema, assim, consegue gerar aleatoriedade certificadamente perfeita mesmo quando o ponto de partida é uma aleatoriedade defeituosa ou incompleta.
Além disso, a abordagem é independente do dispositivo, o que significa que a aleatoriedade não depende de confiar no próprio equipamento, e sim do comportamento quântico observado no experimento.
No longo prazo, os pesquisadores afirmam que seu sistema poderia cumprir um papel parecido com o dos relógios atômicos na medição do tempo: uma fonte de aleatoriedade fisicamente certificada, que serviria como referência para calibrar e avaliar outras.
"As melhorias técnicas nos permitiram, pela primeira vez, criar números aleatórios que permanecerão perfeitamente aleatórios por toda a eternidade - não importa quais métodos analíticos sejam usados para avaliar a aleatoriedade deles", afirma Renner.
A pesquisa foi publicada na Nature.
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