कम्प्यूटिंग
माइक्रो-सैटेलाइट्स के माध्यम से रिकॉर्ड-तोड़ क्वांटम एन्क्रिप्शन लिंक हासिल किया गया
क्वांटम एन्क्रिप्शन के लिए एक नया युग
Encryption of transmitted data is an ever-growing concern as more and more critical functions are dependent on safe and secure data links. In the context of military, diplomatic, or even business data, secure does not only mean ensuring that no one accesses the data but also to be able to know if any third party is even trying to eavesdrop.
यही वह चीज़ है जिसके लिए क्वांटम एन्क्रिप्शन विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया है, जहाँ किसी भी हस्तक्षेप को क्वांटम भौतिकी के मूलभूत नियमों के कारण स्वचालित रूप से पता लगाया जाता है (नीचे देखें)।
हालाँकि, क्वांटम एन्क्रिप्शन के दीर्घ दूरी के प्रसारण को प्रबंधित करना ऐतिहासिक रूप से चुनौतीपूर्ण रहा है, जिससे तकनीक की उपयोगिता सीमित हो गई है।
यह अब अतीत की समस्या लगती है, क्योंकि चीनी शोधकर्ताओं ने चीन और दक्षिण अफ्रीका के बीच 12,900 किमी (8,000 मील) का क्वांटम सैटेलाइट लिंक सफलतापूर्वक बनाया है।
यह उपलब्धि एक बड़े सहयोगी प्रयास के माध्यम से हासिल की गई, जिसमें हेफ़ेई नेशनल लैबोरेटरी, चाइना एकेडमी ऑफ साइंसेज़, जिनान इंस्टिट्यूट ऑफ क्वांटम टेक्नोलॉजी, बीजिंग इलेक्ट्रॉनिक्स साइंस एंड टेक्नोलॉजी इंस्टिट्यूट, स्टेलनबॉश विश्वविद्यालय (दक्षिण अफ्रीका), CAS क्वांटम नेटवर्क कं. लिमिटेड, और Quantum CTek Co. Ltd के शोधकर्ताओं को एक साथ लाया गया।
इन परिणामों को नेचर1 में प्रकाशित किया गया, शीर्षक “Microsatellite-based real-time quantum key distribution” के तहत।
क्वांटम एन्क्रिप्शन की व्याख्या
Quantum encryption, or quantum key distribution (QKD), is not an encryption that relies on quantum computing capacities (this would be called quantum cryptography).
क्वांटम एन्क्रिप्शन का कार्य एन्क्रिप्शन कुंजियों को उत्पन्न करना है ताकि गोपनीयता प्रदान की जा सके, जिसमें एकल फोटॉनों का उपयोग करके कुंजियों को स्थानांतरित और एन्कोड किया जाता है।
इस तकनीक को विशिष्ट बनाता है कि एकल फोटॉन को बिना उनके क्वांटम अवस्थाओं को बदले इंटरसेप्ट, कॉपी या माप नहीं किया जा सकता। यह पूरी तरह से असंभव है, क्योंकि क्वांटम कणों का निरीक्षण करने पर उनके गुण बदलना अनिवार्य नियम है।
स्रोत: Quside
परिणामस्वरूप, दो संचार करने वाले उपयोगकर्ताओं के लिए यह निश्चित हो जाता है कि कोई भी कुंजी तक पहुँचने की कोशिश भी नहीं कर रहा है, न ही वह सफल हो सकता है।
यह तकनीक महत्वपूर्ण सुरक्षित डेटा ट्रांसमिशन के लिए, विशेष रूप से राष्ट्रीय सुरक्षा उद्देश्यों के लिए, एक बहुत ही शक्तिशाली विकल्प बनाती है।
यह नया विचार नहीं है, क्योंकि यह अवधारणा 1984 के कार्य पर आधारित है, लेकिन अब इसे बड़े पैमाने पर लागू किया जा रहा है। यह विधि वास्तव में डेटा नहीं स्थानांतरित करती, बल्कि सामान्य माध्यमों से प्रेषित डेटा को डिक्रिप्ट करने की कुंजी प्रदान करती है।
(पूर्व) क्वांटम एन्क्रिप्शन की सीमाएँ
अब तक, क्वांटम एन्क्रिप्शन के लिए अत्यधिक विस्तृत समर्पित बुनियादी ढांचे की आवश्यकता थी, जिसमें समर्पित ऑप्टिकल फाइबर शामिल थे।
यह वह क्षेत्र है जहाँ चीन अग्रणी है, 2,000 किमी के स्थलीय फाइबर-आधारित क्वांटम नेटवर्क के साथ जो बीजिंग से शंघाई तक प्रमुख शहरों में 32 विश्वसनीय नोड्स को जोड़ता है। यह पूर्व परियोजना प्रसिद्ध क्वांटम भौतिक विज्ञानी प्रोफेसर जियान-वेई पैन के मार्गदर्शन में की गई, जो क्वांटम एन्क्रिप्शन में इस नवीनतम विकास के नेताओं में से एक हैं।
यह अमेरिकी तरीके से पूरी तरह भिन्न है, जहाँ NSA वैकल्पिक तकनीकों को प्राथमिकता देता है।
समग्र रूप से, क्वांटम एन्क्रिप्शन अत्यधिक हार्डवेयर-आधारित और लचीला नहीं है, और इसे सॉफ़्टवेयर या नेटवर्क पर एक सेवा के रूप में लागू नहीं किया जा सकता। यह अन्य नेटवर्क में एकीकरण या अपग्रेड को भी कठिन बनाता है।
क्वांटम एन्क्रिप्शन को अंतरिक्ष में ले जाना
पिछले प्रयासों पर निर्माण
ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क से जुड़ी यह सीमा, जो एक विशाल बुनियादी ढांचा परियोजना थी, अब सैटेलाइट-आधारित क्वांटम एन्क्रिप्शन की ओर बढ़कर दूर की जा रही है।
पहला कदम प्रोजेक्ट Quantum Experiments at Space Scale (QUESS) से एक प्रयोगात्मक सेटअप था। इसमें उपग्रह मिकियस (Chinese: 墨子) शामिल था, जो वियना विश्वविद्यालय के सहयोग से बनाया गया।
मिकियस ने पहले 7,600 किमी के सैटेलाइट-आधारित अंतरमहाद्वीपीय क्वांटम लिंक को प्रबंधित किया था, जिसमें चीनी Tiangong-2 अंतरिक्ष प्रयोगशाला मॉड्यूल (चीनी अंतरिक्ष स्टेशन) पर एक लेज़र संचार प्रयोग की सहायता ली गई।
यह अवधारणा के संभव होने को दर्शाने का एक अच्छा तरीका था। हालांकि, इस प्रोटोटाइप ने अभी तक यह सिद्ध नहीं किया है कि इसे व्यावहारिक तैनाती के लिए आवश्यक तत्वों के साथ किया जा सकता है: छोटे, हल्के सैटेलाइट, पोर्टेबल ग्राउंड स्टेशन, और वास्तविक समय सुरक्षित कुंजी विनिमय।
इस अध्ययन का दक्षिण अफ्रीकी पक्ष प्रो. फ्रांसिस्को पेट्रुचाने द्वारा नेतृत्व किया गया, जिन्होंने दुबन, दक्षिण अफ्रीका में दुनिया के पहले फाइबर-ऑप्टिक क्वांटम संचार नेटवर्क में से एक विकसित किया।
स्रोत: Stellenbosch University
“इस सफल क्वांटम सैटेलाइट तकनीक के प्रदर्शन ने दक्षिण अफ्रीका को तेज़ी से विकसित हो रहे वैश्विक क्वांटम प्रौद्योगिकी इकोसिस्टम में एक महत्वपूर्ण खिलाड़ी के रूप में दृढ़ता से स्थापित किया है।
प्रो. फ्रांसिस्को पेट्रुचाने
सैटेलाइट संचार का लाभ
इस प्रकार के एन्क्रिप्टेड संचार के लिए सैटेलाइट का उपयोग करने का सबसे बड़ा लाभ यह है कि यह पूर्व-स्थापित और समर्पित ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क पर निर्भर नहीं है।
यह प्रणाली को व्यापक रूप से तैनात करने की अनुमति देता है, न कि केवल महंगे और केवल घरेलू ऑप्टिक फाइबर सिस्टम तक सीमित।
एक अतिरिक्त बोनस यह है कि इस तकनीकी उपलब्धि को केवल माइक्रो-सैटेलाइट्स के उपयोग से हासिल किया गया, जिनका पेलोड केवल 23 किग्रा (50 पाउंड) है। तुलना के लिए, छोटे स्टारलिंक सैटेलाइट प्रत्येक 800 किग्रा (1,760 पाउंड) वजन के होते हैं।
स्रोत: Reuters
इसलिए, कई कक्षा लॉन्चों की आवश्यकता के बिना इन उपकरणों का एक विशाल समूह तैनात करना बहुत आसान होगा।
पोर्टेबल ग्राउंड स्टेशन का वजन लगभग 100 किलोग्राम है, जिससे इसे कहीं भी ले जाना और लागू करना आसान हो जाता है।
सैटेलाइट संचार की सीमाएँ
क्योंकि संचार फोटॉनों पर निर्भर करता है, यह मौसम की स्थितियों पर अत्यधिक निर्भर है। धुंधले दिन, या यहाँ तक कि जब सैटेलाइट सूर्य के साथ संरेखित होता है, प्रक्रिया को बाधित कर सकते हैं।
इसलिए, सबसे अधिक संभावना है कि यह वह तकनीक नहीं है जिसे हर समय सभी परिस्थितियों में उपयोग किया जा सके। फिर भी यह एक प्रभावशाली उपलब्धि है। और संभावित रूप से, मौसम से कम प्रभावित अन्य आवृत्तियों (जैसे माइक्रोवेव) में फोटॉनों का उपयोग अगला तार्किक कदम हो सकता है।
यह कितना सफल रहा?
इस तकनीक के जलवायु प्रभाव ने स्टेलनबॉश को चुनने का एक कारण बना, जहाँ साफ़ आकाश और कम आर्द्रता जैसी आदर्श पर्यावरणीय स्थितियाँ थीं। इन परिस्थितियों में, एकल सैटेलाइट पास के दौरान 1.07 मिलियन बिट्स तक की सुरक्षित कुंजियों का साझा करना संभव हुआ।
संचार द्विदिश भी था, जिससे वास्तविक समय में सुरक्षित संचार संभव हुआ। इसलिए यह एक सफलता है जिसने मिकियस प्रोटोटाइप की सभी पूर्व सीमाओं को हल किया, जिसमें उपग्रह और स्टेशन का वजन और उपयोगी वास्तविक‑समय विनिमय शामिल थे।
सिस्टम का एक और प्रदर्शन यह है कि यह छवियों की वन‑टाइम पैड एन्क्रिप्शन को स्थानांतरित कर सकता है। इसलिए यदि बाद में, खराब मौसम जैसी परिस्थितियों के कारण क्वांटम एन्क्रिप्शन स्थानांतरित नहीं हो पाता, तो एक बार कुंजी स्थानांतरित हो जाने पर डेटा को अभी भी डिक्रिप्ट किया जा सकता है, चाहे दूरी 12,900 किलोमीटर ही क्यों न हो।
अनुप्रयोग
पहले अनुप्रयोग संभवतः राष्ट्रीय सुरक्षा और सैन्य क्षेत्रों में होंगे, क्योंकि ये अटूट, अत्यधिक सुरक्षित एन्क्रिप्शन सेवाओं के प्रमुख उपभोक्ता हैं।
हालाँकि, यह तकनीक का अंतिम बिंदु नहीं होना चाहिए। सैटेलाइट्स का एक बड़ा समूह व्यावसायिक उपयोगकर्ताओं के लिए भी एन्क्रिप्शन कुंजियों का स्थानांतरण कर सकता है। इसमें तकनीकी कंपनियां, वित्तीय संस्थान, क्रिप्टो एक्सचेंज आदि शामिल हो सकते हैं।
फिर भी, इस स्तर की सुरक्षा अभी के लिए अधिकांश इंटरनेट उपयोगकर्ताओं द्वारा उपयोग नहीं की जाएगी, क्योंकि यह अभी भी बहुत तकनीकी है और अन्य एन्क्रिप्शन विधियों की तुलना में अधिक महंगी होगी।
क्वांटम एन्क्रिप्शन बाजार की उम्मीद है कि 2024 से 2030 तक 38.3% की आश्चर्यजनक वृद्धि होगी, $518M से शुरू होकर।
स्रोत: Grand View Research
समग्र रूप से, इसका मतलब है कि जल्द ही अंतरिक्ष टेलीकम्युनिकेशन की एक नई और सर्वव्यापी परत जोड़ी जा सकती है, जो स्टारलिंक जैसी ब्रॉडबैंड इंटरनेट नहीं, बल्कि बिंदु‑से‑बिंदु, जासूसी‑असंभव सुरक्षित एन्क्रिप्शन होगी।
चूँकि यह नेटवर्क केवल एन्क्रिप्शन कुंजी को स्थानांतरित करता है, वास्तविक डेटा नहीं, यह सैटेलाइट टेलीकम्युनिकेशन की एन्क्रिप्शन सुरक्षा को सुधारने का एक शक्तिशाली तरीका हो सकता है।
अगला कदम जियोस्टेशनरी सैटेलाइट्स का परीक्षण भी होगा, क्योंकि इससे एन्क्रिप्शन कुंजियों की ट्रांसफर दर में क्रांतिकारी सुधार होगा।
दीर्घकाल में व्यावसायिक प्रणाली के लिए यह अधिक समझदारी होगी, क्योंकि क्वांटम एन्क्रिप्शन के लिए कम-भू-स्थलीय कक्षा से जुड़ी अल्ट्रा‑लो लेटेंसी आवश्यक नहीं है।
क्वांटम एन्क्रिप्शन कंपनी
Arqit Quantum Inc
(ARQQ )
Arquit एक “क्वांटम-सेफ सिमेट्रिक की एग्रीमेंट एन्क्रिप्शन प्लेटफ़ॉर्म” का आपूर्तिकर्ता है।
सरल शब्दों में, ऐसे उपकरण जो क्वांटम कंप्यूटिंग की प्रगति से सुरक्षित एन्क्रिप्शन प्रदान करते हैं।
कंपनी के उत्पाद NSA मानकों के साथ, साथ ही कई अन्य साइबर सुरक्षा और क्रिप्टोग्राफिक मानकों के अनुरूप हैं।
Arquit के क्लाइंट्स में अधिकांश बड़े साइबर सुरक्षा और नेटवर्क कंपनियां शामिल हैं, जैसे Fortinet, Juniper Network, Intel, Adtran आदि।
संबंधित सॉफ़्टवेयर को अधिकांश OEM (Original Equipment Manufacturer) विक्रेताओं के साथ एकीकृत किया जा सकता है और यह क्लाउड‑आधारित है।
स्रोत: Arquit
यह तकनीक उद्योग द्वारा एन्क्रिप्शन गुणवत्ता में अग्रणी के रूप में मान्यता प्राप्त है, जिसने नेशनल साइबर अवॉर्ड्स और साइबर सिक्योरिटी सॉफ़्टवेयर कंपनी ऑफ द ईयर अवॉर्ड Cyber Security Awards में जीता है। इसने Mobile World Congress में सुरक्षित 5G समाधान के लिए CTO Outstanding Technology Award भी जीता।
ग्राहकों, साझेदारों और पुरस्कारों की प्रभावशाली सूची के बावजूद, Arquit अभी भी एक नई कंपनी है, जिसकी 2024 में केवल $293,000 की आय थी।
हालाँकि, यह कंपनी के वास्तविक मूल्य को प्रतिबिंबित नहीं करता, क्योंकि यह निकट भविष्य में सरकार और निजी कंपनियों से दशकों मिलियन के अनुबंधों की अपेक्षा करता है:
इसी तरह, Sparkle ने 2024 में यह का “Network as a Service (NaaS) Product Suite with Quantum-Safe over Internet” लॉन्च किया, Arquit उत्पादों का उपयोग करते हुए।
2024 के अंत में $18.7M की नकदी स्थिति के साथ, आगामी अनुबंध Arquit को जल्द ही प्री‑रेवेन्यू स्टार्ट‑अप की स्थिति से उन्नत होने की स्थिति में ले जाएंगे, जिससे उसके 9‑अंकीय मूल्यांकन को उचित ठहराया जा सकेगा।
Arqit Quantum Inc. पर नवीनतम
अध्ययन संदर्भ:
1. Li, Y., Cai, WQ., Ren, JG. et al. माइक्रोसैटेलाइट-आधारित वास्तविक‑समय क्वांटम कुंजी वितरण. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08739-z
