प्रौद्योगिकी जो क्वांटम नेटवर्क को करीब लाएगी

टोरंटो, ओसाका और टोयामा के विश्वविद्यालयों के भौतिकविदों ने एक क्वांटम रिपीटर की अवधारणा प्रस्तुत की जो क्वांटम मेमोरी कोशिकाओं का उपयोग नहीं करता है और कमरे के तापमान पर संचालित करने में सक्षम है । भविष्य में, यह बड़े पैमाने पर क्वांटम नेटवर्क के कार्यान्वयन की अनुमति देगा।

हम आपको बताते हैं कि नवाचार क्या है।


/ PxHere / पीडी

नए क्वांटम पुनरावर्तक के बीच क्या अंतर है

फोटॉनों में क्वांटम नेटवर्क की जानकारी एनकोडेड है। हालांकि, फाइबर पर लंबी दूरी पर उन्हें भेजना काफी मुश्किल है। 90% से अधिक कण एक केबल में खो जाते हैं जिनकी लंबाई 50 किमी से अधिक होती है। प्रभावी संचरण दूरी बढ़ाने के लिए, वैज्ञानिक और इंजीनियर क्वांटम रिपीटर्स पर काम कर रहे हैं। वे फाइबर ऑप्टिक केबल के माध्यम से फोटॉन के नुकसान को रोकने में मदद करते हैं। हालांकि, मौजूदा डिवाइस आयन ट्रैप जैसे क्वांटम मेमोरी सेल्स का उपयोग करते हैं, जो केवल मजबूत कूलिंग के साथ स्थिर होते हैं।

इस तरह के निर्णय पहले प्रेषित सूचना को डिकोड करते हैं, और फिर श्रृंखला के नीचे संचरण के लिए इसे फिर से एन्कोड करते हैं। यह दृष्टिकोण हमलावरों के लिए एक संभावित भेद्यता बनाता है जो एक समझौता किए गए साइट पर जानकारी को रोक सकते हैं।

प्रोफेसर होई-क्वांग लो के नेतृत्व में भौतिकविदों और इंजीनियरों की एक टीम इस समस्या को हल करने में कामयाब रही। उन्होंने एक फोटॉन पुनरावर्तक को लागू करने की व्यवहार्यता का प्रदर्शन किया जिसमें "मध्यवर्ती" परिवर्तनों की आवश्यकता नहीं होती है। ध्यान दें कि शोधकर्ताओं ने 2015 में डिवाइस अवधारणा को वापस प्रस्तावित किया , और 2019 की शुरुआत में वे इसे प्रयोगात्मक रूप से साबित करने में सक्षम थे।

इस स्थिति में, क्वांटम मेमोरी को एक फोटोनिक ग्राफ राज्य द्वारा बदल दिया जाता है । फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन के विपरीत छोर पर स्थित दो कंप्यूटर उनके फोटॉनों के बीच क्वांटम उलझाव उत्पन्न करते हैं। के बाद वे तुरंत पुनरावर्तक के लिए बहुत सारे फोटॉन भेजते हैं। पुनरावर्तक में, इन कणों को एक ग्राफ के रूप में दर्शाया जाता है, जिसमें प्रत्येक qubit एक शीर्ष होता है। फिर, फोटॉन पर एक बेल स्टेट माप किया जाता है। माप का परिणाम एक उलझी हुई स्थिति में कणों का डिजाइन है।

लाभ और चुनौतियाँ

ऑप्टिकल रिपीटर्स बहुत अधिक दूरी पर फोटॉन ट्रांसमिशन प्रदान करने में सक्षम हैं - प्रेषक और रिसीवर एक दूसरे से 800 किलोमीटर दूर हो सकते हैं । इस मामले में, रिपीटर कमरे के तापमान पर चालू रहते हैं।

नेटवर्क में इस तरह के परिणाम प्राप्त करने के लिए, अत्यधिक संवेदनशील ऑप्टिकल डिटेक्टरों का उपयोग करना आवश्यक है, जिसकी मात्रा दक्षता 60% से अधिक होगी। मौजूदा उपकरणों में से, कुछ ऐसे संकेतक पैदा करने में सक्षम हैं, जबकि जो सक्षम हैं वे महंगे हैं ।

दोष के बावजूद, डेवलपर्स उम्मीद करते हैं कि नए ऑप्टिकल रिपीटर्स लिंक बनेंगे जो अंत में व्यक्तिगत क्वांटम कंप्यूटरों के एकीकरण और एक सुरक्षित क्वांटम इंटरनेट के निर्माण की अनुमति देगा। क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों के अनुसार, एक फोटॉन की विशेषताओं को मापते समय, यह अपनी स्थिति को बदलता है। अगर कोई क्वांटम नेटवर्क पर छिपने की कोशिश करता है, तो यह कोशिश तुरंत नज़र आएगी और फोटॉन "ढह जाएगा"।

ध्यान दें कि क्वांटम इंटरनेट के आगमन के साथ, दुनिया में वैज्ञानिकों को कई अन्य समस्याओं का समाधान करना होगा। जॉर्ज वाशिंगटन विश्वविद्यालय के कर्मचारियों के एक हालिया अध्ययन के अनुसार, हैकर्स उलझी हुई फोटॉन प्रणाली में "मिक्सिंग" तृतीय-पक्ष यातायात द्वारा क्वांटम नेटवर्क में सूचना के प्रसारण को बाधित कर सकते हैं। इस प्रकार के हमले के खिलाफ अभी तक कोई सुरक्षा नहीं है, लेकिन इंजीनियरों ने इस दिशा में काम करने की योजना बनाई है।


/ फ़्लिकर / निक हैरिस / सीसी बाय-एनडी

क्वांटम इंटरनेट को लागू करने के लिए और क्या किया जा रहा है

आयन जाल के साथ कई शोधकर्ता रिपीटर्स पर काम कर रहे हैं। उनके लिए नई सामग्री विकसित की जा रही है, उदाहरण के लिए, कृत्रिम हीरे , जो किक्वे के भंडारण और हस्तांतरण के लिए उपयोग किए जाते हैं। सिंथेटिक हीरा कार्बन जाली में दोष के कारण क्वांटम स्टोर के रूप में काम कर सकता है। इसमें, दो कार्बन परमाणुओं को एक मनमाना परमाणु और एक "रिक्त स्थान" द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

त्रुटि सुधार एल्गोरिदम पर भी काम चल रहा है। वे फोटॉनों के क्वांटम राज्यों को इस तरह से एनकोड करते हैं कि जब सिग्नल ट्रांसमिशन के दौरान एक या एक से अधिक कण खो जाते हैं, तो उनसे जानकारी बहाल की जा सकती है। यह त्रुटि सुधार के लिए कई तरीकों का उपयोग करने का प्रस्ताव है, उदाहरण के लिए, शोर एल्गोरिथ्म , स्टीन कोडिंग , क्वांटम समानता का सिद्धांत , और अन्य।

प्रस्तुत सभी प्रौद्योगिकियां अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में हैं। इसलिए, यह कहना जल्दबाजी होगी कि उनमें से कुछ निश्चित रूप से क्वांटम इंटरनेट पर उपयोग किए जाएंगे। हालांकि, परीक्षण नेटवर्क पहले से ही दिखाई देने लगे हैं: अगले पांच वर्षों में, यूके में क्वांटम रिपीटर स्टेशन बनाने की योजना है। अन्य देशों की पहल की संभावना है।

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