随机数在现代社会中扮演着极其重要的角色，从公平选举、司法抽签到密码学安全的底层支撑，随机数的公平性和不可预测性是保障系统可信的关键。然而，传统计算机算法生成的伪随机数存在一定程度的可预测性和被操控风险，这在安全领域和公正性要求极高的应用场景中暴露了显著的隐患。国家标准与技术研究院（NIST）携手科罗拉多大学博尔德分校、ICFO和QuSide，利用量子力学的本质随机性，首创实现了全球首个基于量子纠缠的随机数生成器——科罗拉多大学随机数信标（CURBy），为公众提供一种透明、可验证、且无法预测的随机数源，开启了信息安全和公平选择的新纪元。量子力学的本质不同于传统物理学，量子纠缠现象带来了“非局域性”的神秘特性，即两个相距甚远的粒子在被测量时表现出高度的相关性，但单一测量结果本身却是完全随机的。科学家们通过贝尔测试实验证明了这种量子非局域性，打破了爱因斯坦“上帝不掷骰子”的经典观点，为利用量子效应生成的随机数的可靠性提供了坚实的理论基础。NIST物理学家克里斯特·沙尔姆指出，这种“宇宙级别的掷骰子”提供了真正的随机性，远超传统算法或人为操作，很难被任何外部因素预测或操控。
为了将实验室中的理论成果服务于实际应用，NIST与合作伙伴开发了CURBy系统，将量子纠缠产生的随机数据转化为可公开广播的随机数序列。CURBy每日通过网站免费向公众开放，成为司法抽签、资源分配、审计抽样、彩票抽选等场景中独立可靠的随机数服务。ICFO的研究团队和其衍生企业QuSide为这一技术的实现提供了核心设备和技术支持，参与设计和制造高性能快速量子随机数生成器，保障了测量的时间敏感性和随机性的高置信度。这使得贝尔测试中的测量选择能够快速而准确，进一步提升了随机数的纯度和可信度。CURBy的另一个重要创新在于对数据真实性的追溯和验证能力。通过名为Twine的协议，所有产生的随机数据被打上基于区块链技术的数字指纹（哈希），链接成可溯源的数据图谱。
任何用户都可以随时验证数据完整性和生成过程，防止数据篡改和造假。Twine协议还可扩展至多方随机数信标网络，实现去中心化的多节点自治，构建真正开放透明的随机数生态体系。这种设计大幅提升了公众和各方机构对随机数来源的信任度，是推动量子技术工业化和网络协作的典范。CURBy系统不仅技术难度极高，而且在实际运行中表现稳定高效。起初，NIST的贝尔测试项目需要数月时间调试及几小时数据积累，仅能生成极少量的真随机数。经过多年的技术迭代和自动化优化，CURBy实现了几乎全天候运行，生成随机数的成功率达到99.7%。
该系统每秒处理约25万对纠缠光子的测量，生成的随机位串可直接应用于密码密钥和决策程序等安全关键领域。值得一提的是，CURBy的所有技术研发、数据处理及协议都采用开源方式，公开透明，鼓励全球科研人员参与验证和创新，促进量子随机数技术的广泛传播和共同进步。量子随机数生成器的诞生和应用，标志着信息安全进入了基于物理定律而非纯算法的全新时代。未来随着量子通信、量子计算等前沿技术的发展，它们对真正随机性的需求将更加迫切。CURBy作为首个面向公众的量子随机数服务，不仅提升了密码学安全的理论和实践水平，也为公正、公平、公信的社会治理方法提供了新的工具和范式。量子技术的落地应用正加速推动数字经济的稳健发展，使得每一个依赖公平和安全的系统更具透明度和可信赖度。
随着诸如CURBy这样的项目持续深化，量子力学带来的不可预测性将在更多行业中发挥关键作用，促成信息时代的下一场质量革命。总之，NIST与其国际合作伙伴联合构建的量子随机数工厂，不仅通过证实和利用量子非局域性为随机数生成设定了新的标准，也以技术和制度创新保障了服务的透明度和公正性。量子物理学的“骰子”现已被装入人类的数字工具箱，开启了更高安全性和公平性的未来。
