Pues no sé qué le pasará entonces a mi implementación de rand()
   
Código PHP:
Ver original- Con suffle: 14 
- Fuerza bruta: 26 
- Mejor: 14 
-   
- Con suffle: 12 
- Fuerza bruta: 24 
- Mejor: 10 
-   
- Con suffle: 13 
- Fuerza bruta: 28 
- Mejor: 12 
-   
- Con suffle: 13 
- Fuerza bruta: 23 
- Mejor: 11 
-   
- Con suffle: 14 
- Fuerza bruta: 24 
- Mejor: 11 
-   
- Con suffle: 13 
- Fuerza bruta: 24 
- Mejor: 10 
-   
- Con suffle: 13 
- Fuerza bruta: 24 
- Mejor: 11 
-   
- Con suffle: 13 
- Fuerza bruta: 23 
- Mejor: 11 
-   
- Con suffle: 13 
- Fuerza bruta: 24 
- Mejor: 11 
-   
- Con suffle: 13 
- Fuerza bruta: 23 
- Mejor: 11 
Así que he ido a: 
http://sandbox.onlinephpfunctions.com/, a ver qué salía:
PHP 5.5.5 : Con suffle: 10 Fuerza bruta: 121 Mejor: 10
PHP 5.5.0 Con suffle: 10 Fuerza bruta: 127 Mejor: 9
PHP 5.4.21 Con suffle: 10 Fuerza bruta: 137 Mejor: 9
PHP 5.4.5: Con suffle: 9 Fuerza bruta: 131 Mejor: 9
PHP 5.3.23 :Con suffle: 9 Fuerza bruta: 135 Mejor: 9  
 Cita:  Esta filosofía tiene una mejora, y es no hacer un shuffle, si no un array_rand, que saca valores al azar. Así mejoras algo el tiempo de ejecución, pero no el consumo de memoria, que sigue siendo disparatado en comparación al problema a resolver.
    Si quieres comparar shuffle con array_rand, no añadas un array_slice.Quita el array_slice (que no es necesario), y vuelve a ejecutar tus tests. 
Veamos que dice el sandbox sin el array_slice: 
5.5.5: Con suffle: 7 Fuerza bruta: 127 Mejor: 9
5.5.0: Con suffle: 6 Fuerza bruta: 129 Mejor: 10
5.4.1:Con suffle: 7 Fuerza bruta: 130 Mejor: 9
5.3.23:Con suffle: 6 Fuerza bruta: 134 Mejor: 9 
Sobre el consumo de memoria "disparatado" en comparación al problema a resolver (aprox. 4*44 bytes): Declara 1 sola estructura de control en PHP (un if, un for, cualquier cosa), y va a consumir más que eso.El algoritmo de fuerza bruta declara un bucle, variables, aparte de arrays de destino, cosa que en shuffle no necestas....Mucho más de 4*44 bytes.No veo lo "disparatado". 
PD : resultados de 
http://writecodeonline.com/php:
Con suffle: 12 Fuerza bruta: 236 Mejor: 17 (sin array_slice) 
PD2: Ideone da los resultados que indicas.Para n=8, el tiempo es el mismo en shuffle y rand.La única cosa donde he visto resultados "parecidos" es en codepad.org, pero es demasiado inestable como para ser significativo.