नेटवर्क्ड क्वांटम प्रणालियों के लिए एक मील का पत्थर
यूरोप के शोधकर्ताओं ने एक ऐसा परिणाम रिपोर्ट किया है जो क्वांटम नेटवर्किंग को व्यावहारिक वास्तविकता के एक कदम और करीब लाता है: दो अलग-अलग फोटॉन स्रोतों के बीच क्वांटम जानकारी का टेलीपोर्टेशन। ScienceDaily के माध्यम से जारी सामग्री के अनुसार, टीम ने 270 मीटर के खुले-हवा वाले ऑप्टिकल लिंक का उपयोग करके एक क्वांटम डॉट से दूसरे क्वांटम डॉट तक एकल फोटॉन की ध्रुवण अवस्था स्थानांतरित की।
Nature Communications में प्रकाशित यह प्रयोग इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि यह एक ही साझा स्रोत पर निर्भर रहने के बजाय स्वतंत्र क्वांटम उत्सर्जकों को जोड़ता है। यह अंतर एक क्वांटम इंटरनेट की दीर्घकालिक संरचना के लिए महत्वपूर्ण है, जिसे वास्तविक दूरियों पर नाज़ुक क्वांटम अवस्थाओं का आदान-प्रदान करने के लिए कई अलग-अलग नोड्स की आवश्यकता होगी।
सामान्य भाषा में, अंतरिक्ष के माध्यम से कोई भौतिक वस्तु पारंपरिक अर्थ में नहीं भेजी गई। इसके बजाय, एक फोटॉन की ध्रुवण अवस्था को परिभाषित करने वाले क्वांटम गुणों को टेलीपोर्टेशन प्रोटोकॉल के जरिए दूसरी प्रणाली में पुनरुत्पादित किया गया। ऐसे प्रोटोकॉल का आकर्षण यह है कि वे भविष्य के नेटवर्क को अति-सुरक्षित संचार और अधिक उन्नत वितरित क्वांटम प्रौद्योगिकियों जैसे कार्यों के लिए क्वांटम जानकारी भेजने में सक्षम बना सकते हैं।
अलग-अलग क्वांटम डॉट्स क्यों महत्वपूर्ण हैं
क्वांटम डॉट्स अर्धचालक संरचनाएँ हैं जो नियंत्रित प्रकाश स्रोत के रूप में काम कर सकती हैं, इसलिए वे स्केलेबल उपकरणों के लिए आकर्षक निर्माण-खंड हैं। शोधकर्ताओं का कहना है कि इस तरह के दो अलग-अलग फोटॉन स्रोतों के बीच क्वांटम जानकारी का यह पहला सफल टेलीपोर्टेशन है। यदि क्षेत्र इस परिणाम को स्वीकार करता है, तो यह उन प्रदर्शनों से आगे एक महत्वपूर्ण कदम होगा जो अधिक कसकर एकीकृत या कम स्वतंत्र प्रणालियों पर निर्भर होते हैं।
270 मीटर की मुक्त-आकाशीय कड़ी भी एक उल्लेखनीय इंजीनियरिंग पहलू है। प्रयोगशाला के क्वांटम प्रयोग प्रभावशाली हो सकते हैं, लेकिन वे तैनाती के बारे में बहुत कुछ नहीं बताते; खुले वातावरण में प्रसारण भविष्य के नेटवर्कों द्वारा सामना की जाने वाली व्यावहारिक वास्तविकताओं की जांच शुरू करता है। किसी अनियंत्रित भौतिक अंतराल के पार नाज़ुक क्वांटम अवस्थाओं को भेजना, एक ही उपकरण के भीतर घटकों को जोड़ने से बहुत अलग है।
यह काम उस लंबी साझेदारी को दर्शाता है जिसका वर्णन शोधकर्ता करते हैं। पाडरबोर्न विश्वविद्यालय में डॉक्टरेट और पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ताओं ने, प्रोफेसर रिनाल्डो ट्रोट्टा के नेतृत्व वाली सापिएंज़ा यूनिवर्सिटी ऑफ़ रोम की टीम के साथ काम करते हुए, लगभग एक दशक ऑप्टिकल माप, डेटा विश्लेषण और मूल्यांकन में बिताया। यह समयरेखा याद दिलाती है कि सुर्खियाँ बटोरने वाली क्वांटम प्रगति अक्सर अचानक छलाँगों के बजाय धीमे प्रायोगिक परिष्कार का परिणाम होती है।
एंटैंगलमेंट से बुनियादी ढांचे तक
व्यापक तकनीकी वादा क्वांटम संचार में निहित है। एंटैंगल्ड क्वांटम प्रणालियाँ ऐसी सुरक्षा और संचार विशेषताएँ दे सकती हैं जो पारंपरिक नेटवर्कों में उपलब्ध नहीं हैं। सिद्धांत रूप में, एक क्वांटम इंटरनेट टैम्पर-एविडेंट की वितरण और वितरित सेंसिंग जैसे कार्यों का समर्थन कर सकता है, साथ ही भविष्य के क्वांटम कंप्यूटरों को भी जोड़ सकता है।
फिर भी, मूल चुनौती कभी भी अलग-अलग क्वांटम प्रभाव दिखाने की नहीं रही है। चुनौती ऐसा नेटवर्क-योग्य हार्डवेयर बनाने की रही है जो पर्याप्त विश्वसनीयता के साथ क्वांटम जानकारी उत्पन्न, स्थानांतरित और सत्यापित कर सके, ताकि बड़े सिस्टम बन सकें। स्वतंत्र उत्सर्जकों के बीच टेलीपोर्टेशन सीधे इसी समस्या को संबोधित करता है। यह क्वांटम रिले की ओर एक रास्ता सुझाता है, जो बहुत कम दूरियों से आगे क्वांटम संचार बढ़ाने के लिए आवश्यक होंगे।
पाडरबोर्न विश्वविद्यालय के प्रोफेसर क्लाउस योन्स ने सेमीकंडक्टर क्वांटम-डॉट प्रकाश स्रोतों को भविष्य के क्वांटम संचार नेटवर्कों के लिए संभावित रूप से प्रमुख तकनीक बताया। तर्क केवल भौतिकी की सुंदरता के बारे में नहीं है। सेमीकंडक्टर प्लेटफ़ॉर्म विनिर्माण योग्य उपकरणों की संभावना देते हैं, जो महत्वपूर्ण है यदि क्वांटम नेटवर्किंग कभी विशेष प्रयोगशाला सेटअप से आगे बढ़नी है।
फिर भी, इस परिणाम को एक तैयार क्वांटम इंटरनेट नहीं समझना चाहिए। 270 मीटर का प्रदर्शन एक सक्षम करने वाला कदम है, तैनात किए जा सकने वाला नेटवर्क नहीं। इस तरह के टेलीपोर्टेशन को मजबूत, बहु-नोड बुनियादी ढांचे में बदलने के लिए फिडेलिटी, समकालिकता, स्थिरता और अन्य क्वांटम हार्डवेयर के साथ एकीकरण में सुधार की आवश्यकता होगी। ये गंभीर इंजीनियरिंग समस्याएँ हैं, भले ही अंतर्निहित विज्ञान पहले ही प्रदर्शित किया जा चुका हो।
फिर भी, क्षेत्र को ऐसे ही परिणामों की जरूरत है। यह शोध के बढ़ते समूह में शामिल है जिसका उद्देश्य क्वांटम नेटवर्किंग को कम वैचारिक और अधिक प्रणाली-उन्मुख बनाना है। व्यावहारिक परीक्षा यह है कि क्या शोधकर्ता इन क्षमताओं को रिले आर्किटेक्चर में जोड़ सकते हैं जो लंबी दूरियों और अधिक उपकरणों के पार क्वांटम जानकारी को सुरक्षित रखे।
फिलहाल, इस प्रगति को सबसे अच्छा इस प्रमाण के रूप में समझा जा सकता है कि स्वतंत्र ठोस-अवस्था क्वांटम उत्सर्जक वह कर सकते हैं जो कई रोडमैप उनसे अपेक्षित मानते हैं। यही कारण है कि यह प्रयोग अलग दिखता है। यह केवल यह नहीं दिखाता कि सावधानी से तैयार किए गए वातावरण में टेलीपोर्टेशन संभव है; यह भविष्य के क्वांटम संचार नोड्स के लिए एक संभावित हार्डवेयर मार्ग भी दिखाता है।
यह लेख Science Daily की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
Originally published on sciencedaily.com