न्यूयॉर्कमधील क्वांटम नेटवर्क चाचणीने ‘क्वांटम इंटरनेट’ला सिद्धांतातून शहराच्या फायबरमध्ये आणले

तीन-नोड नेटवर्कने point-to-point क्वांटम लिंकच्या पलीकडे एक पाऊल टाकले

एका क्वांटम स्टार्टअप आणि एका मोठ्या नेटवर्किंग कंपनीसोबत काम करणाऱ्या संशोधकांनी सांगितले की त्यांनी न्यूयॉर्क सिटीमध्ये विद्यमान fiber-optic पायाभूत सुविधांचा वापर करून थेट क्वांटम नेटवर्क प्रदर्शित केले आहे. या चाचणीत तीन नोड जोडले गेले आणि क्वांटम माहिती वाहणाऱ्या photon-चा वापर करून entanglement वितरित करण्यात आले. टीमच्या मते, यामुळे क्वांटम इंटरनेटची कल्पना प्रत्यक्ष जगातील deployment च्या अधिक जवळ गेली आहे.

ही घोषणा महत्त्वाची आहे, कारण या क्षेत्राने बराच काळ केवळ दोन endpoint दरम्यानचे isolated link दाखवले आहेत. पण वापरयोग्य नेटवर्कसाठी फक्त एक कनेक्शन पुरेसा नसतो. त्यासाठी routing, handoffs, आणि अनेक ठिकाणांमधील entanglement वाढवू किंवा वळवू शकणारे मधले नोड आवश्यक असतात. या प्रयोगात शास्त्रज्ञांनी लहान प्रमाणात नेमके तेच साध्य केल्याचा दावा केला आहे.

स्रोत मजकुरानुसार, या कामात संशोधक, क्वांटम स्टार्टअप Qunnect, आणि नेटवर्किंग कंपनी Cisco सहभागी होते. नेटवर्कने न्यूयॉर्कमधील तीन ठिकाणांना विशेषतः बांधलेल्या प्रणालीऐवजी विद्यमान physical fiber वरून जोडले. हाच डिझाइन निर्णय या प्रात्यक्षिकाचे महत्त्व ठरवतो.

तिसरा नोड कथा का बदलतो

टीमने यापूर्वी 2023 मध्ये Brooklyn आणि Manhattan दरम्यान दोन नोड जोडले होते. त्या आधीच्या परिणामाने क्वांटम सिग्नल प्रत्यक्ष शहरातील पायाभूत सुविधांमधून जाऊ शकतात, हे दाखवले. नवीन प्रयोगात तिसरा नोड जोडला आहे, जो मधल्या hub प्रमाणे काम करून गरजेनुसार वेगवेगळ्या नोड जोड्यांमध्ये entanglement swapping आणि routing शक्य करतो.

ही एक महत्त्वाची स्थापत्य प्रगती आहे. point-to-point क्वांटम कनेक्शन सिद्धांताच्या पुराव्यासाठी उपयुक्त असतो, पण तो अजूनही प्रत्यक्ष अर्थाने नेटवर्क नसतो. multi-node प्रणाली हळूहळू तशी दिसू लागते. त्यामुळे क्वांटम संवादाला एकाच dedicated line मध्ये अडकवण्याऐवजी अनेक शहरातील ठिकाणांमध्ये समन्वित करता येईल, असा संकेत मिळतो.

स्रोत मजकूर याचे वर्णन असे करतो की गरजेनुसार वेगवेगळ्या नोड जोड्यांना entanglement वितरित करू शकणाऱ्या छोट्या नेटवर्कमध्ये दोन लिंकचे रूपांतर झाले. म्हणजेच, या चाचणीत केवळ transport नव्हे तर orchestration देखील दाखवले गेले.

क्वांटम इंटरनेट नेमके काय करणार आहे

क्वांटम इंटरनेटचे दीर्घकालीन आकर्षण फक्त जलद संवाद नाही. त्याचे मूळ वचन सुरक्षा आणि क्वांटम अवस्थांवर आधारित वितरित गणना किंवा sensing चे नवे प्रकार आहे. entanglement-आधारित प्रणालींमध्ये, कोणतीही interception किंवा measurement करण्याची प्रयत्न त्या अवस्थेला बाधित करू शकते आणि छेडछाड झाल्याची खूण देऊ शकते. म्हणूनच या संकल्पनेला अनेकदा असे वर्णन केले जाते की ती ओळखल्या शिवाय hack करणे भौतिकदृष्ट्या अशक्य आहे.

स्रोत मजकूर न्यूयॉर्कमधील परिणाम याच संदर्भात मांडतो: प्रभावीपणे unhackable असू शकणाऱ्या नेटवर्कची प्रत्यक्ष-जगतातील शक्यता दाखवणारे प्रात्यक्षिक, किमान एवढ्या अर्थाने की हस्तक्षेप दिसून येईल.

याचा अर्थ असा नाही की संपूर्ण cybersecurity समस्या संपते. प्रत्यक्ष प्रणाली अजूनही hardware, software, authentication, आणि operating procedures वर अवलंबून असतील. पण सुरक्षित क्वांटम लिंक पारंपरिक encryption पेक्षा संवेदनशील संवादासाठी खूप वेगळा पाया देऊ शकतात.

न्यूयॉर्क एक प्रारंभिक ठिकाण का आहे

संशोधकांचा युक्तिवाद असा आहे की Manhattan ची घनता त्याला त्या पहिल्या ठिकाणांपैकी एक बनवू शकते जिथे क्वांटम इंटरनेट आकार घेऊ लागेल. हा दावा विज्ञानाइतकाच भूगोल आणि मागणीवरही आधारित आहे. दाट fiber नेटवर्क, कमी शहरी अंतर, आणि आर्थिक संस्थांसारख्या संभाव्य वापरकर्त्यांची एकाग्रता सुरुवातीच्या deployment साठी अनुकूल परिस्थिती निर्माण करते.

NYU च्या Center for Quantum Information Physics आणि NYU Quantum Institute मधील Javad Shabani यांनी स्रोत मजकुरात सांगितले की Manhattan ची संकुचित भौतिक रचना पायाभूत सुविधा आणि संस्थांना तुलनेने लहान परिघात ठेवते. हे महत्त्वाचे आहे, कारण क्वांटम networking अजूनही तांत्रिकदृष्ट्या कठीण आहे, आणि सुरुवातीचे use case बहुधा तिथे दिसतील जिथे उच्च-मूल्य अनुप्रयोग deployment खर्चाचे समर्थन करू शकतील.

finance, government, research institutions, आणि critical infrastructure operators हे तंत्रज्ञान अधिक परिपक्व झाल्यास संभाव्य प्रारंभिक वापरकर्ते ठरू शकतात.

विद्यमान fiber वापरणे हा सर्वात महत्त्वाचा व्यावहारिक परिणाम आहे

या प्रात्यक्षिकाचा सर्वात महत्त्वाचा भाग कदाचित त्यासाठी काय लागले नाही, हे असेल. नेटवर्क विद्यमान fiber-optic केबल्सवर चालले. नवीन संवाद मंच अनेकदा पायाभूत टप्प्यावर अपयशी ठरतात, म्हणून हे महत्त्वाचे आहे. एखादी प्रगती सिद्धांतात किंवा hardware मध्ये असली, तरी ती पूर्णपणे वेगळी शहर नेटवर्क सुरुवातीपासून उभारण्यावर अवलंबून असेल, तर ती फारशी उपयोगाची राहत नाही.

आधीपासून अस्तित्वात असलेल्या पायाभूत सुविधांचा वापर करून, हा प्रयोग टप्प्याटप्प्याने deployment चा मार्ग सुचवतो. विद्यमान telecom corridors, engineering आव्हाने हाताळता आल्यास, classical traffic सोबत क्वांटम क्षमता देखील वाहू शकतात.

याचा अर्थ scale-up सोपा असेल, असा नाही. क्वांटम सिग्नल नाजूक असतात, आणि network timing, loss, तसेच पर्यावरणीय noise अजूनही गंभीर समस्या आहेत. पण या प्रात्यक्षिकाने एक मोठा आक्षेप कमी केला: क्वांटम networking ही विद्यमान संवाद प्रणालींपासून इतकी दूर आहे की प्रयोगशाळेबाहेर ती व्यवहार्य नाही.

महत्त्वाच्या सूचना अजूनही राहतात

स्रोत मजकुरानुसार, हे निष्कर्ष 17 फेब्रुवारी रोजी arXiv वर अपलोड केलेल्या एका अभ्यासात मांडले गेले. म्हणजेच हे काम peer-reviewed प्रकाशनाऐवजी preprint स्वरूपात चर्चेत आहे. वेगाने बदलणाऱ्या तांत्रिक क्षेत्रांमध्ये preprint महत्त्वाचे असतात, पण त्यासाठी काही सावधगिरी आवश्यक असते.

एका छोट्या शहरी नेटवर्क प्रात्यक्षिक आणि मोठ्या, मजबूत सेवेमधील अंतरही आहे. Quantum repeaters, दीर्घ-अंतर स्थिरता, interoperability, आणि ऑपरेशनल अर्थशास्त्र हे व्यापक स्तरावर अजूनही सुटलेले नाहीत. तीन-नोड नेटवर्क हे एक टप्पा आहे, अंतिम प्लॅटफॉर्म नाही.

तरीही, योग्य bottleneck वर बोट ठेवले की टप्पे महत्त्वाचे ठरतात. या प्रकरणात bottleneck असा नव्हता की दोन बिंदू क्वांटम माहिती देवाणघेवाण करू शकतात का, तर एक live नेटवर्क प्रत्यक्ष नेटवर्कसारखे वागू लागते का, हा होता.

प्रयोगशाळेतील वचनापासून पायाभूत प्रश्नापर्यंत

क्वांटम इंटरनेटबद्दल बराच काळ अमूर्त किंवा भविष्यकालीन भाषेत चर्चा होत आली आहे, त्यामुळे ते दूरचे संकल्पना म्हणून पाहणे सोपे होते, अभियांत्रिकी कार्यक्रम म्हणून नाही. न्यूयॉर्कची ही चाचणी त्या framing ला आव्हान देते. ती क्वांटम networking ला एक ओळखता येईल अशा वातावरणात ठेवते: शहराचे fiber, व्यावसायिक भागीदार, अनेक नोड, आणि routing logic ची सुरुवात.

हा बदल महत्त्वाचा आहे, कारण पायाभूत तंत्रज्ञान तेव्हाच प्रत्यक्ष होते जेव्हा ते परिपूर्ण होते म्हणून नाही, तर ते विद्यमान प्रणाली आणि मागणीच्या pattern मध्ये बसू लागते म्हणून. घनदाट, उच्च-मूल्याचे शहरी वातावरण हेच कदाचित तो बदल सुरू होण्याचे ठिकाण असेल.

ही चाचणी महानगरीय क्वांटम इंटरनेट लवकरच येणार आहे, हे सिद्ध करत नाही. पण समस्या आता अधिक operational आणि कमी hypothetical होत चालली आहे, हे ती दाखवते. संशोधक आता फक्त क्वांटम अवस्था प्रयोगशाळेबाहेर टिकू शकतात का, एवढेच विचारत नाहीत. विद्यमान पायाभूत सुविधांचा वापर करून त्या शहर-स्तरीय संवाद संरचनांमध्ये मांडता येतात का, हे ते तपासत आहेत.

पुढील प्रयोगांनी हीच दिशा अधिक विस्तारली, तर क्वांटम networking ची कल्पना विशेष भौतिकशास्त्र संशोधनातून प्रत्यक्ष telecom deployment च्या सुरुवातीच्या नियोजनात हळूहळू प्रवेश करू शकते. हे न्यूयॉर्क प्रात्यक्षिक अजून लहान आहे, पण ते योग्य दिशेतील लहान परिणाम आहे: isolated links पासून प्रत्यक्ष वापरता येतील अशा networks कडे.

हा लेख Live Science च्या रिपोर्टिंगवर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.