क्वांटम नेटवर्क कैसे पार किए जाते हैं

शोधकर्ता नोड्स के बीच जानकारी के दोषरहित हस्तांतरण में सुधार कर रहे हैं

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क्वांटम नेटवर्क में नोड्स होते हैं जो फोटॉनों के आदान-प्रदान के माध्यम से क्वांटम राज्यों को बाहर भेज और प्राप्त कर सकते हैं। ऐसे नेटवर्क के साथ, उदाहरण के लिए, गुप्त संदेशों को भेजे जाने वाले सुरक्षित तरीके से एन्क्रिप्ट किया जा सकता है। नेटवर्क के भीतर किसी भी नोड के बीच क्वांटम संचार को सक्षम करना महत्वपूर्ण है। जैसा कि शोधकर्ताओं ने नेचर फ़िज़िक्स के ऑनलाइन संस्करण में रिपोर्ट किया है, एक क्वांटम प्रोटोकॉल की दक्षता बहुत हद तक इस बात पर निर्भर करती है कि नोड्स का प्रतिनिधित्व और इंटरलॉक कैसे किया जाता है।

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क्वांटम सिस्टम और प्रोटोकॉल में केवल क्वांटम सिस्टम शामिल है, प्रोटोकॉल किसी भी दो नोड्स के बीच सूचना के दोषरहित संचरण को सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, यहां तक ​​कि असीम रूप से विस्तारित नेटवर्क में, मैक्समेक इंस्टीट्यूट फॉर क्वांटम ऑप्टिक्स और एंटोनियो के प्रोफेसर इग्नासियो सिरैक के नेतृत्व में अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान टीम के अनुसार। ICREO-Institutció Catalana de Recerca i Estudis A-vançats स्पेन में ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques और Maciej Lewenstein से Acín।

अन्य बातों के अलावा, शास्त्रीय सूचना सिद्धांत किसी नेटवर्क में किसी भी दो नोड्स के बीच जानकारी स्थानांतरित करने का इष्टतम तरीका खोजने से संबंधित है। ध्यान में रखने के लिए दो मुख्य बातें हैं: सबसे पहले, जो और कितने नोड्स को कनेक्ट करने की आवश्यकता है - उन सभी को एक साथ लिंक करना बहुत महंगा होगा - एक हस्तांतरण की गारंटी देने के लिए। दूसरी तरफ, संदेश को पूरी तरह से प्रसारित करने के लिए कितने और कैसे संदेश भेजें, क्योंकि सभी चैनल सही नहीं हैं (यानी आपके पास एक शोर है)।

इष्टतम प्रोटोकॉल की तलाश में

इसी तरह के सवालों को क्वांटम नेटवर्क के डिजाइन में संबोधित किया जाना है। यहां नोड ए से नोड बी तक क्वांटम जानकारी स्थानांतरित करने के लिए - इस प्रक्रिया को टेलीपोर्टेशन भी कहा जाता है - एक को यह सुनिश्चित करना होगा कि दो नोड एक-दूसरे से उलझे हुए हैं। दो क्वांटम सिस्टम के उलझने का मतलब है कि उनके गुण पूरी तरह से परस्पर संबंधित हैं और इसलिए अन्योन्याश्रित हैं। प्रदर्शन

जिस तरह शास्त्रीय सूचना सिद्धांत में संचरण प्रोटोकॉल नोड्स की व्यवस्था के अनुसार डिजाइन किए गए हैं, क्वांटम सूचना सिद्धांत में भी महत्वपूर्ण है, जो क्वांटम नेटवर्क के विशिष्ट विन्यासों के लिए इष्टतम प्रोटोकॉल को एक विस्तृत श्रृंखला में खोजता है - यहां तक ​​कि इन्फेंट क्वांटम नेटवर्क की सीमा में भी। नुकसान के बिना दूरियों को स्थानांतरित करें।

क्वांटम नेटवर्क नोड्स का एक सम्मिश्रण है, जो जुड़े होने की संभावना है, यानी इसमें कुछ हद तक उलझाव है। इस प्रकार, कुशल प्रोटोकॉल बनाए जाने चाहिए जो किसी भी नोड्स के बीच अधिकतम उलझाव होने की संभावना को अधिकतम करें। हालांकि, सिराक और उनके सहयोगियों द्वारा इस उद्देश्य के लिए विकसित किए गए प्रोटोकॉल शास्त्रीय सूचना सिद्धांत (प्रवाह सिद्धांत) की अवधारणाओं पर आधारित हैं, लेकिन वे क्वांटम घटना को ध्यान में रखते हुए और उनकी दक्षता में वृद्धि करते हैं।

क्वांटम बिट्स में हेरफेर

तो शास्त्रीय नेटवर्क में "रिपीटर्स" का उपयोग नोड्स की संख्या के आधार पर सिग्नल के घातीय क्षय को रोकने के लिए किया जाता है। क्वांटम सूचना सिद्धांत में कोई प्रत्यक्ष एनालॉग नहीं है। इसके लिए, क्वांटम यांत्रिकी पूरी जानकारी प्राप्त करने के लिए क्वांटम बिट्स में हेरफेर करने के लिए शास्त्रीय सूचना सिद्धांत की तुलना में कहीं अधिक संभावनाएं प्रदान करता है।

शास्त्रीय प्रणालियों में मौलिक अंतर यह है कि अब आपको क्वांटम नेटवर्क में व्यक्तिगत रूप से चैनलों और नोड्स को देखने की आवश्यकता नहीं है। बल्कि, नेटवर्क को एक एकल क्वांटम राज्य के रूप में माना जा सकता है जो नोड्स साझा करता है, और फिर यह अब हर दो नोड्स के उलझाव का अनुकूलन नहीं करता है, लेकिन वैश्विक उलझाव वितरण।

इन शर्तों के तहत भी, जैसा कि Cirac और उनके सहयोगियों ने दिखाया है, विभिन्न प्रोटोकॉल विभिन्न नोड्स के बीच अधिकतम उलझाव के लिए सफलता की बहुत अलग संभावनाएं पैदा कर सकते हैं। हालांकि, कुछ विशेष मामलों के लिए - विशेष नियमित ज्यामिति वाले एक- और दो-आयामी नेटवर्क - वैज्ञानिकों को ऐसे प्रोटोकॉल मिल रहे हैं जो शास्त्रीय प्रवाह प्रोटोकॉल की तुलना में काफी बेहतर हैं।

एक आयामी श्रृंखला के लिए सही प्रोटोकॉल

एक आयामी श्रृंखला के मामले के लिए, इष्टतम प्रोटोकॉल पाया गया था: यहां तक ​​कि उन परिस्थितियों में भी जब संकेत परंपरागत रूप से तेजी से घटता है, यहां नुकसान के बिना क्वांटम जानकारी का प्रसारण संभव है। इस प्रकार क्वांटम रिपीटर्स को सरल क्वांटम नेटवर्क के रूप में समझा जा सकता है जो लंबी दूरी पर क्वांटम संचार को सक्षम बनाता है।

गणना से पता चलता है कि सिस्टम एक प्रकार के चरण संक्रमण से गुजरता है जिसमें उलझने की डिग्री के संबंध में: नियंत्रण की डिग्री के लिए एक निश्चित सीमा मूल्य से नीचे, "प्रवाह" is है शून्य से बराबर, ए से बी में स्थानांतरण। इस मान से ऊपर, प्रवाह को एक निश्चित निश्चित मूल्य मिलता है जो अब नोड्स की दूरी से स्वतंत्र है।

एक क्वांटम नेटवर्क में कारावास वितरण इस प्रकार एक रूपरेखा को परिभाषित करता है जिसमें सांख्यिकीय तरीके और अवधारणाएं जैसे कि शास्त्रीय प्रवाह सिद्धांत स्वाभाविक रूप से उनके आवेदन को पाते हैं। यह एक उपन्यास महत्वपूर्ण घटना, एक चरण-टू-चरण संक्रमण की ओर जाता है। इसी महत्वपूर्ण पैरामीटर लंबी दूरी पर एक सही क्वांटम चैनल स्थापित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम बाधा है। यह एक प्रवाह संभावना से मेल खाती है जो दूरी या नोड्स की संख्या के साथ तेजी से क्षय नहीं करती है। क्वांटम नेटवर्क के आगे विकास के लिए, इस तरह के कारावास और प्रवाह रणनीतियों को बेहतर ढंग से समझना आवश्यक है।

(आईडीडब्ल्यू - मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर क्वांटम ऑप्टिक्स, 26.02.2007 - डीएलओ)