क्वांटम भौतिकी: गुप्त संदेश भेजने में नया रिकॉर्ड

आइंस्टीन का "डरावना लंबी दूरी का प्रभाव" 144 किलोमीटर की दूरी पर पता लगाने योग्य है

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क्वांटम क्रिप्टोग्राफी को विश्वसनीय संचार सक्षम करना चाहिए। रास्ते में एक बड़ा कदम अब एक अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान दल सफल हुआ है। एक प्रयोग में, भौतिकशास्त्री यह दिखाने में सक्षम थे कि तथाकथित क्वांटम-मैकेनिकल उलझाव, जिसे अल्बर्ट आइंस्टीन ने "भूतिया लंबी दूरी का प्रभाव" कहा था, 144 किलोमीटर की दूरी पर भी पता लगाने योग्य है - जो पहले से दस गुना अधिक है।

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परिणाम न केवल मौलिक भौतिकी के लिए बल्कि व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए भी महत्वपूर्ण है: क्वांटम उलझनों का उपयोग गुप्त कुंजी उत्पन्न करने और इस प्रकार संदेश संचरण को सुरक्षित करने के लिए किया जा सकता है, जैसा कि जर्नल नेचर भौतिकी के वर्तमान अंक में शोधकर्ताओं ने रिपोर्ट किया है।

इस प्रयोग में प्रकाश के कण सूचना के वाहक होते हैं। प्रकाश में तरंग और कण गुण भी होते हैं। कणों को फोटॉन या लाइट क्वांटा भी कहा जाता है। फोटॉनों के उलझाव की क्वांटम यांत्रिक संपत्ति कण जोड़े पर लगातार माप परिणाम का कारण बनती है - कोई फर्क नहीं पड़ता कि कण एक दूसरे से कितनी दूर हैं। यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी ईएसए के लिए प्रायोगिक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने हरडल वेनफुटर, लुडविग मैक्सिमिलियन यूनिवर्सिटी (LMU) म्यूनिख में क्वांटम ऑप्टिक्स के प्रोफेसर और क्वांटम ऑप्टिक्स के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट और वियना विश्वविद्यालय के प्रोफेसर एंटोन ज़िलिंगर ने पूछा। उसके बाद, क्या होता है जब दो उलझे हुए प्रकाश कणों में से एक को दूसरे से दूर मापा जाता है।

स्थिति दो पारंपरिक पासा के साथ खेलने के समान है। एक फेंक के बाद दोनों में से प्रत्येक अंक की एक यादृच्छिक संख्या दिखाता है - वही हम उलझे हुए क्यूब्स के साथ भी निरीक्षण करेंगे। लेकिन पारंपरिक क्यूब्स के साथ, दो संख्याएं एक-दूसरे से स्वतंत्र होती हैं, "उलझा हुआ क्यूब्स" हमेशा एक ही नंबर के अंक दिखाते हैं, चाहे वे कितने भी अलग हों। क्रिप्टोग्राफिक कुंजी बनाने के लिए वास्तव में इस तथ्य का उपयोग क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में किया जाता है। प्रदर्शन

यात्रा पर तस्वीरें

प्रयोग में, उलझे हुए फोटोन ला पाल्मा के कैनरी द्वीप पर Roque de los Muchachos वेधशाला में उत्पन्न हुए थे। फोटॉनों में से एक को टेलिस्कोप के माध्यम से अपने 144 किलोमीटर की यात्रा के लिए हवा के माध्यम से पड़ोसी द्वीप टेनेरिफ़ में भेजा गया था, जहां उपग्रह के संचार के लिए बनाया गया ईजीएस, एक ईजीए टेलीस्कोप रिसीवर के रूप में सेवा करता था।

बहन फोटॉन को ला पाल्मा में स्थानीय रूप से मापा गया था, जिससे ध्रुवीकरण माप परिणाम - दो फोटॉन की क्यूब्स की संख्या के बराबर - की तुलना की गई थी। सभी संभावना में ला पाल्मा में माप ने टेनेरिफ़ में फोटॉन पर माप के समान परिणाम दिया। इस सुविधा के माध्यम से, एक गुप्त कुंजी का आदान-प्रदान किया जा सकता है, जिसे केवल वैध ट्रांसमीटर और रिसीवर जानते हैं और इसलिए सुरक्षित संदेश संचरण के लिए उपयोग कर सकते हैं।

यद्यपि उलझाव की मात्रा-यांत्रिक प्रभाव लंबे समय से ज्ञात है और कई प्रयोगों में अध्ययन किया गया है, यह बहुत बड़ी दूरी पर महसूस करने के लिए एक बड़ी तकनीकी चुनौती है। वायुमंडल के माध्यम से रास्ते में, प्रकाश कण परमाणुओं और अणुओं के साथ बातचीत करते हैं, और उस के ऊपर, हवा की अशांति गर्म बीम से भड़कने के समान, प्रकाश किरण को विक्षेपित करती है। हालांकि, प्रयोग में, वैज्ञानिक पार्टनर कणों के उच्च गुणवत्ता वाले उलझाव को प्रदर्शित करने में सक्षम थे। वैकल्पिक रूप से, कमजोर लेजर दालों का उपयोग क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के लिए किया जा सकता है, लेकिन अभी तक केवल कम दूरी पर।

क्वांटम राज्यों का वैश्विक वितरण

ईएसए परियोजना के हिस्से के रूप में, यह दिखाया गया है कि, एक उपन्यास कोडिंग का उपयोग करते हुए, इतनी बड़ी दूरी पर तुलनीय उपज के साथ कुंजी उत्पन्न की जा सकती है।

यदि आप उपग्रहों के साथ संवाद करना चाहते हैं, तो दूरी बड़ी है, लेकिन स्थिर हवा की परत बहुत पतली है। शोधकर्ताओं के दृष्टिकोण से, प्रयोग इसलिए स्पष्ट रूप से दिखाते हैं कि क्वांटम संचार पर आधारित उपग्रहों से संदेशों का सुरक्षित प्रसारण आज की तकनीक के साथ भी संभव है।

यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) पहले से ही उपग्रह द्वारा या तो क्वांटम राज्यों के वैश्विक वितरण की दिशा में आगे की योजना बना रही है या अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन आईएसएस के यूरोपीय अंतरिक्ष प्रयोगशाला कोलंबस में स्थापित क्वांटम संचार मॉड्यूल के साथ है। इस प्रकार, क्वांटम क्रिप्टोग्राफी की पिछली दूरी सीमा को पार करना और वैश्विक स्तर पर क्वांटम संचार का एहसास करना संभव होगा।

(आईडीडब्ल्यू - म्यूनिख विश्वविद्यालय, 05.06.2007 - डीएलओ)