क्वांटम संचार प्रौद्योगिकी का सिद्धांत और प्रगति

क्वांटम संचार, क्वांटम सूचना प्रौद्योगिकी का केंद्रीय भाग है। इसके पूर्ण गोपनीयता, विशाल संचार क्षमता, तीव्र संचरण गति आदि जैसे लाभ हैं। यह उन विशिष्ट कार्यों को पूरा कर सकता है जिन्हें पारंपरिक संचार संभव नहीं कर सकता। क्वांटम संचार, सुरक्षित संचार की वास्तविक भावना को साकार करने के लिए, निजी कुंजी प्रणाली का उपयोग कर सकता है, जिसे डिक्रिप्ट नहीं किया जा सकता। इसलिए, क्वांटम संचार दुनिया में विज्ञान और प्रौद्योगिकी का अग्रणी बन गया है। क्वांटम संचार, सूचना के प्रभावी संचरण को साकार करने के लिए क्वांटम अवस्था को एक सूचना तत्व के रूप में उपयोग करता है। यह टेलीफोन और ऑप्टिकल संचार के बाद संचार के इतिहास में एक और क्रांति है।

क्वांटम संचार के मुख्य घटक:

क्वांटम गुप्त कुंजी वितरण:

क्वांटम गुप्त कुंजी वितरण का उपयोग गोपनीय सामग्री को प्रसारित करने के लिए नहीं किया जाता है। बल्कि, इसका उपयोग सिफर बुक स्थापित करने और संचार करने के लिए किया जाता है, अर्थात, व्यक्तिगत संचार के दोनों पक्षों को निजी कुंजी प्रदान करना, जिसे आमतौर पर क्वांटम क्रिप्टोग्राफी संचार कहा जाता है।
1984 में, संयुक्त राज्य अमेरिका के बेनेट और कनाडा के ब्रासर्ट ने BB84 प्रोटोकॉल प्रस्तावित किया, जो गुप्त कुंजियों के निर्माण और सुरक्षित वितरण को साकार करने के लिए प्रकाश के ध्रुवीकरण अभिलक्षणों का उपयोग करके क्वांटम अवस्थाओं को एनकोड करने हेतु सूचना वाहक के रूप में क्वांटम बिट्स का उपयोग करता है। 1992 में, बेनेट ने सरल प्रवाह और अर्ध दक्षता वाली दो गैर-ऑर्थोगोनल क्वांटम अवस्थाओं पर आधारित एक B92 प्रोटोकॉल प्रस्तावित किया। ये दोनों योजनाएँ ऑर्थोगोनल और गैर-ऑर्थोगोनल एकल क्वांटम अवस्थाओं के एक या अधिक सेटों पर आधारित हैं। अंततः, 1991 में, यूके के एकर्ट ने दो-कण अधिकतम उलझाव अवस्था, अर्थात् EPR युग्म, पर आधारित E91 प्रस्तावित किया।
1998 में, BB84 प्रोटोकॉल में चार ध्रुवीकरण अवस्थाओं और बाएँ व दाएँ घूर्णन से युक्त तीन संयुग्मित क्षारों पर ध्रुवीकरण चयन के लिए एक और छह-अवस्था क्वांटम संचार योजना प्रस्तावित की गई थी। BB84 प्रोटोकॉल एक सुरक्षित क्रांतिक वितरण विधि सिद्ध हुई है, जिसका अब तक किसी ने उल्लंघन नहीं किया है। क्वांटम अनिश्चितता और क्वांटम गैर-क्लोनिंग के सिद्धांत इसकी पूर्ण सुरक्षा सुनिश्चित करते हैं। इसलिए, EPR प्रोटोकॉल का आवश्यक सैद्धांतिक महत्व है। यह उलझी हुई क्वांटम अवस्था को सुरक्षित क्वांटम संचार से जोड़ता है और सुरक्षित क्वांटम संचार के लिए एक नया मार्ग प्रशस्त करता है।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन:

1993 में छह देशों में बेनेट और अन्य वैज्ञानिकों द्वारा प्रस्तावित क्वांटम टेलीपोर्टेशन का सिद्धांत एक शुद्ध क्वांटम ट्रांसमिशन मोड है जो अज्ञात क्वांटम स्थिति को प्रसारित करने के लिए दो-कण अधिकतम उलझी हुई स्थिति के चैनल का उपयोग करता है, और टेलीपोर्टेशन की सफलता दर 100% तक पहुंच जाएगी [2]।
1999 में, ऑस्ट्रिया के ए. ज़ीलिंगर समूह ने प्रयोगशाला में क्वांटम टेलीपोर्टेशन के सिद्धांत का पहला प्रायोगिक सत्यापन पूरा किया। कई फिल्मों में अक्सर ऐसा कथानक दिखाई देता है: एक रहस्यमयी आकृति अचानक एक जगह से गायब हो जाती है और अचानक अपनी जगह पर दिखाई देती है। हालाँकि, चूँकि क्वांटम टेलीपोर्टेशन क्वांटम यांत्रिकी में क्वांटम नॉन-क्लोनिंग और हाइज़ेनबर्ग अनिश्चितता के सिद्धांत का उल्लंघन करता है, इसलिए यह शास्त्रीय संचार में एक प्रकार की विज्ञान कथा मात्र है।
हालाँकि, क्वांटम संचार में क्वांटम उलझाव की असाधारण अवधारणा को शामिल किया गया है, जो मूल की अज्ञात क्वांटम अवस्था सूचना को दो भागों में विभाजित करता है: क्वांटम सूचना और शास्त्रीय सूचना, जिससे यह अविश्वसनीय चमत्कार संभव होता है। क्वांटम सूचना वह सूचना है जो मापन प्रक्रिया में नहीं निकाली जाती, और शास्त्रीय सूचना मूल मापन है।

क्वांटम संचार में प्रगति:

1994 से, क्वांटम संचार धीरे-धीरे प्रायोगिक चरण में प्रवेश कर चुका है और व्यावहारिक लक्ष्य की ओर अग्रसर है, जिसका उत्कृष्ट विकास मूल्य और आर्थिक लाभ है। 1997 में, एक युवा चीनी वैज्ञानिक, पान जियानवेई और एक डच वैज्ञानिक, बो मेस्टर ने अज्ञात क्वांटम अवस्थाओं के दूरस्थ संचरण का प्रयोग किया और उसे साकार किया।
अप्रैल 2004 में, सोरेंसन एट अल ने क्वांटम उलझाव वितरण का उपयोग करके पहली बार बैंकों के बीच 1.45 किमी डेटा ट्रांसमिशन का एहसास किया, जो प्रयोगशाला से अनुप्रयोग चरण तक क्वांटम संचार को चिह्नित करता है। वर्तमान में, क्वांटम संचार प्रौद्योगिकी ने सरकारों, उद्योग और शिक्षा जगत का महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है। कुछ प्रसिद्ध अंतरराष्ट्रीय कंपनियां भी सक्रिय रूप से क्वांटम सूचना के व्यावसायीकरण का विकास कर रही हैं, जैसे ब्रिटिश टेलीफोन और टेलीग्राफ कंपनी, बेल, आईबीएम, संयुक्त राज्य अमेरिका में एटी एंड टी प्रयोगशालाएं, जापान में तोशिबा कंपनी, जर्मनी में सीमेंस कंपनी, आदि। इसके अलावा, 2008 में, यूरोपीय संघ की "क्वांटम क्रिप्टोग्राफी पर आधारित वैश्विक सुरक्षित संचार नेटवर्क विकास परियोजना"
2010 में, संयुक्त राज्य अमेरिका की टाइम पत्रिका ने "चीन के क्वांटम विज्ञान की छलांग" शीर्षक के साथ "विस्फोटक समाचार" के कॉलम में चीन के 16 किमी क्वांटम टेलीपोर्टेशन प्रयोग की सफलता की सूचना दी, जिससे संकेत मिलता है कि चीन जमीन और उपग्रह के बीच एक क्वांटम संचार नेटवर्क स्थापित कर सकता है [3]। 2010 में, जापान के राष्ट्रीय खुफिया और संचार अनुसंधान संस्थान और मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक और एनईसी, स्विट्जरलैंड की आईडी क्वांटिफाइड, तोशिबा यूरोप लिमिटेड और ऑस्ट्रिया के सभी वियना ने टोक्यो में छह नोड्स मेट्रोपॉलिटन क्वांटम संचार नेटवर्क "टोक्यो क्यूकेडी नेटवर्क" की स्थापना की। नेटवर्क जापान और यूरोप में क्वांटम संचार प्रौद्योगिकी के उच्चतम स्तर के विकास के साथ अनुसंधान संस्थानों और कंपनियों के नवीनतम शोध परिणामों पर केंद्रित है।

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