随机数在现代数字社会中扮演着极其重要的角色，无论是在加密通信、金融交易还是计算机科学领域，真正的随机性都是保障系统安全的基石。传统随机数生成方法因其可预测性和不透明性，难以完全满足高安全需求。随着量子物理的快速发展，利用量子力学的基本不确定性原理，科学家们探索出了更为根本且无法被破解的随机数生成方式，尤其是基于量子非本地性的随机数生成技术，正引领着随机数领域的革命。近期，由科罗拉多大学和多家知名研究机构合作完成的一项突破性研究，成功展示了基于非本地量子优势的可追踪随机数生成协议，为人类创造了具备完全可追溯、可认证的量子随机数来源，具有深远的科学价值和应用前景。量子随机数的核心优势在于其根植于量子力学的非确定性——即使在理论和实践中也无法提前预知随机数的结果。不同于传统的伪随机数发生器依赖算法和初始种子，这种传统方法尽管步骤可以被审计，但只要种子已知，随机数便可被预测。
反观量子设备独立型（Device-Independent）随机数发生器，则通过利用量子纠缠和贝尔不等式的违背，证明随机数的生成过程不可能被外界完全了解，确保了结果的真实性和不可预测性。然而，设备独立型方法存在技术实现及安全性验证的挑战，尤其是在随机数提取和处理阶段可能遭受篡改。此次研究团队创新性地引入了分布式交织哈希链技术，将随机数提取过程通过密码学方式进行加密追踪和验证，显著提升了随机数的安全性和可追溯性。科学家们设计并实现的协议利用非本地量子关联，即基于量子纠缠态产生的不可预测相关性，作为随机数的物理源。通过严格的协议流程，每一次随机数的生成不仅是量子物理不可知性的体现，更附带了完整的证书和追踪记录，相当于为每个随机数分配了可公开查询的“身份标签”。这一协议目前已被应用于公共量子随机数信标服务，命名为CURBy，面向全球用户免费开放。
该信标自上线运行40天内，成功完成了99.7%的随机数生成尝试，每次输出512位高质量随机数，且错误概率被严格控制在极低水平（≤2的−64次方乘以实际成效概率）。这一成果在保证随机性强度的同时，也保障了数据完整性和可审核性。值得关注的是，使用非本地量子优势的随机数生成远远优于同类传统方法。不仅能够有效避免经典物理和算法机制的潜在漏洞，还通过对量子纠缠带来的迅速和无可复制的非局域性进行利用，使得随机性来源更加纯净且不被干扰。这为数字安全领域注入了新鲜血液，尤其是在后量子加密、区块链技术、公平资源分配和量子态认证等应用前景广阔的方向具有重大突破意义。该项目开放了全部数据和代码，充分支持科研社区和产业界进行进一步验证和应用开发。
随着研究的深入，结合量子通信、先进光电探测技术及分布式网络生态，未来不仅能提高生成效率，还将加速真正高可信随机数的商业化进程。展望未来，非本地量子优势的可追踪随机数生成协议将成为数字时代安全和公平的新标准。它不仅彰显了量子科学的前沿价值，也为跨领域信息安全体系的构建搭建了坚实基础。种种迹象表明，量子随机数震撼性的不可预测性和严格的证据链，有望在全球范围打破传统安全壁垒，提升人类互联网和数字基础设施的信任度，最终推动信息社会迈入更安全、透明的新时代。
