随机性在众多领域扮演着举足轻重的角色，从计算机科学与工程到密码学，再到天气预报，理解和运用随机性对于模拟现实世界、设计算法以及在不确定条件下预测结果至关重要。在量子计算领域，随机性同样不可或缺，但传统上生成随机性需要大量运算。不过，加州理工学院的托马斯·舒斯特及其团队近期的研究表明，量子计算机生成随机性的难度远低于以往认知。

在量子计算中，信息以量子比特(qubit)为基本单位，而非传统计算机的比特(0或1)。科学家已证实，量子计算机通过随机排列或打乱量子比特，能展现出超越传统计算机的能力，即实现量子优势。然而，量子比特的随机排列过程复杂，且易破坏其脆弱的量子态，因此，人们曾认为只有小型量子计算机才能处理依赖随机性的应用。加州理工学院研究团队则提出创新方法，将一组量子比特分割成更小块，并通过数学证明每个小块都能独立产生随机性。研究团队在《科学》杂志发表的论文中详细阐述了这一方法，展示了如何将这些小块“粘合”起来，形成原始量子比特序列的良好打乱版本。

这一突破意味着，在更大的量子系统上运用随机排列的量子比特序列成为可能，从而为构建更强大的量子计算机铺平道路。这些计算机将能更高效地处理密码学、模拟等现实世界应用。此外，研究还引发了关于物理观察本质的深刻思考，指出由于量子系统隐藏信息的速度极快，我们对自然界的观察可能存在根本性限制。托马斯·舒斯特表示：“我们的研究结果表明，一些基本的物理特性可能很难通过传统的量子实验来了解。”

更多信息： Thomas Schuster 等人，《极低深度随机幺正》，《科学》(2025 年)。Naoki Yamamoto 等，《收缩的量子随机化》，《科学》(2025)。期刊信息： Science