Por que é tão difícil provar a aleatoriedade
Gerar aleatoriedade verdadeira - e, sobretudo, demonstrar que ela é realmente imprevisível - está entre os desafios mais ingratos da física. O problema é que não dá para confirmar a aleatoriedade apenas olhando para a sequência que sai do sistema.
Na prática, quase tudo o que usamos como “sorteio” pode esconder padrões. Um dado pode ter lascas, rebarbas ou imperfeições que alteram a forma como ele rola. Em muitos casos, geradores de números aleatórios em computadores dependem de algoritmos - e algoritmos seguem regras. Até um simples cara-ou-coroa obedece a forças físicas que, ao menos em teoria, poderiam ser previstas.
Por isso, a dificuldade não está em produzir números que parecem aleatórios. O ponto duro é sustentar que ninguém poderia ter antecipado o resultado - isto é, que não existe algum viés discreto, uma regra oculta ou um comportamento “programado” influenciando a saída.
Segurança moderna e a dependência de números aleatórios
Essa discussão não é académica: aleatoriedade é um pilar da segurança digital contemporânea. É o ingrediente que torna mais difícil adivinhar palavras-passe, códigos de autenticação e chaves de encriptação.
É também por isso que um gerador de palavras-passe tende a criar uma sequência de caracteres sem sentido, em vez de algo previsível como SeuPrimeiroBicho123.
E a relevância vai muito além da palavra-passe de um Flickr: envolve segurança internacional. Exemplos recentes de fragilidades incluem a vulnerabilidade do PuTTY em 2024, quando um dos clientes de SSH mais usados do mundo apresentou uma falha na geração de números aleatórios usados em assinaturas criptográficas.
Outro caso que chamou atenção foi o bug do AMD Zen 5 RDSEED em 2025, no qual uma instrução de aleatoriedade em hardware passava a produzir valores previsíveis, ao mesmo tempo que indicava - de forma enganosa - que a operação tinha sido bem-sucedida.
Quando um código não é perfeitamente aleatório, o trabalho de um atacante para o adivinhar fica mais fácil.
Como Renato Renner, físico do ETH Zurich, explicou a Adam Kovac na Scientific American: "Qualquer dispositivo eletrónico convencional, como um telemóvel ou um computador, é completamente determinístico", e por isso "é realmente muito difícil para um computador ou qualquer outro dispositivo eletrónico gerar um valor aleatório".
O experimento do ETH Zurich com emaranhamento e o teste de Bell
Para contornar esse impasse, a equipa recorreu a um experimento quântico clássico: o teste de Bell.
Os pesquisadores prepararam um par de bits quânticos, ou qubits, emaranhados, separados por 30 metros (cerca de 98 pés) e arrefecidos a temperaturas próximas do zero absoluto. Partículas emaranhadas são aquelas que, quando medidas, exibem semelhanças que não podem ser justificadas apenas pela física clássica.
Ao medir os qubits, surgiram correlações tão intensas que não se encaixavam em explicações baseadas em regras ocultas comuns ou em algum comportamento previamente “programado”.
Chegar a esse nível exigiu melhorias técnicas expressivas, tanto na estabilidade quanto na velocidade do arranjo experimental. Isso permitiu executar mais de um bilhão de ensaios do teste de Bell ao longo de aproximadamente nove horas.
Amplificação de aleatoriedade e independência de dispositivo
Geradores quânticos de números aleatórios já existiam e conseguiam entregar saídas altamente aleatórias - mas, ainda assim, dependiam de hardware confiável e de condições iniciais perfeitamente aleatórias.
A abordagem do ETH Zurich foi diferente: a equipa mostrou o que se chama de amplificação de aleatoriedade, começando de forma intencional com aleatoriedade imperfeita - isto é, uma fonte que pode trazer falhas ou vieses subtis - e convertendo-a em uma aleatoriedade que pode ser certificada como perfeitamente imprevisível.
Como os autores escrevem no artigo: "Crucially," they write in their paper, "randomness amplification has been proven to be impossible by purely classical means."
O resultado final é um sistema capaz de produzir aleatoriedade comprovadamente perfeita, mesmo quando o ponto de partida não é ideal.
Além disso, trata-se de uma solução independente de dispositivo: a aleatoriedade não depende de “confiar” no hardware em si, mas do comportamento quântico observado durante o experimento.
A longo prazo, os pesquisadores afirmam que o sistema poderia cumprir um papel análogo ao dos relógios atómicos na medição do tempo - servindo como uma fonte de aleatoriedade fisicamente certificada, usada como referência para aferir e ajustar outros sistemas.
Nas palavras de Renner: "As melhorias técnicas permitiram-nos, pela primeira vez, criar números aleatórios que permanecerão perfeitamente aleatórios por toda a eternidade - não importa que métodos analíticos sejam usados para avaliar a sua aleatoriedade".
A pesquisa foi publicada na Nature.
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