कम्प्यूटिंग
क्वांटम संचार का भविष्य: सिंगल फोटॉन टेलीपोर्टेशन की व्याख्या
क्वांटम टेलीपोर्टेशन क्या है और यह कैसे काम करता है?
While sounding like some fanciful concept from a science-fiction movie, quantum teleportation is actually a real phenomenon studied for decades.
यह तब होता है जब 2 अलग-अलग कण “जुड़े/बाँधे” जाते हैं, जिसे क्वांटम एंटैंगलमेंट कहा जाता है।
इस मामले में, जब दो कण जुड़े होते हैं, चाहे उनके बीच की दूरी कुछ भी हो, वे बड़ी दूरी पर जानकारी का आदान‑प्रदान करते हैं, बिना उसे शारीरिक रूप से ले जाए। कुछ मामलों में, ऐसा लगता है कि जानकारी का आदान‑प्रदान प्रकाश की गति से भी तेज़ होता है, जो सिद्धांततः असंभव है।
How it works and what it means for the fundamental aspect of our reality is still hotly debated by quantum physicists. However, we know this is a very real and measurable quantum effect, that could allow for perfectly secured and instantaneous communications.
क्वांटम टेलीपोर्टेशन प्रौद्योगिकी की वर्तमान स्थिति
व्यावहारिक क्वांटम डेटा ट्रांसफ़र को सक्षम करने वाले breakthroughs
Recent progress has been made to leverage quantum entanglement and teleportation into practical means to transfer data.
एक प्रगति थी यह खोज कि एक सामान्य ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क को इस कार्य के लिए उपयोग किया जा सकता है, यहाँ तक कि जब इसे नियमित इंटरनेट ट्रैफ़िक के साथ मिलाया जाए. यह सामान्य नेटवर्क के समानांतर एक समर्पित नेटवर्क बनाने की आवश्यकता के बिना व्यावहारिक क्वांटम टेलीकम्युनिकेशन की संभावना खोलता है।
एक अन्य प्रगति क्वांटम कंप्यूटरों को नेटवर्क करने की संभावना है। ऑक्सफ़ोर्ड के शोधकर्ताओं ने ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके क्यूबिट्स को जोड़कर उन्हें एंटैंगल किया, प्रकाश कणों (फोटॉन्स) का उपयोग करके. यह मॉड्यूलर क्वांटम कंप्यूटरों के लिए मार्ग खोल सकता है, जहाँ प्रत्येक उप‑इकाई एक‑दूसरे से जुड़ी हो।
क्वांटम टेलीपोर्टेशन की सीमाएँ और चुनौतियाँ
Most quantum teleportation devices currently considered are of the “linear” type, where the photons are directly transferred from point A to Point B.
यह अक्सर समस्या पैदा करता है, क्योंकि इस प्रकार का फोटॉन ट्रांसफ़र स्वाभाविक रूप से सिग्नल में शोर जोड़ता है, जिससे टेलीकम्युनिकेशन विफल हो सकता है, या कम दक्षता वाला बन सकता है।
Another issue is that most sources of photons will not produce a single photon pair, making it complex to determine entanglement.
गैर‑रेखीय ऑप्टिक्स क्वांटम संचार को कैसे बदल सकता है
A team of researchers at the University of Illinois might have created a new source of photons that would radically improve the performance of communications based on quantum teleportation.
उन्होंने अपने परिणाम Physical Review Letters1 में प्रकाशित किए, जिसका शीर्षक “Faithful Quantum Teleportation via a Nanophotonic Nonlinear Bell State Analyzer” है।
The key idea is that this technique helps reduce the problem of multiple photon emission, making the technique more reliable thanks to the underlying principles of nonlinear optics.
क्वांटम प्रौद्योगिकी में गैर‑रेखीय ऑप्टिक्स को समझना
Linear optics is the regular optic science taught in school, where the light directly interacts with a prism for example.
In non-linear optics, the reaction of the medium in which the light passes depends on the light’s wavelength, intensity, direction, and polarization.
“सभी वास्तविक एंटैंगलमेंट स्रोतों में मल्टी‑फोटॉन शोर उत्पन्न होता है, और यह क्वांटम नेटवर्क के लिए एक गंभीर समस्या है।
गैर‑रेखीय ऑप्टिक्स का आकर्षण यह है कि यह मूलभूत भौतिकी के कारण मल्टी‑फोटॉन शोर के प्रभाव को कम कर सकता है, जिससे अपूर्ण एंटैंगलमेंट स्रोतों के साथ काम करना संभव हो जाता है।”
Nonlinear optical components cause photons of different frequencies to combine and create new photons at new frequencies. In this specific case, the “sum frequency generation” (SFG) was used.
स्रोत: EKSPLA
फोटॉन मर्जिंग द्वारा सम फ़्रीक्वेंसी जनरेशन (SFG)
Thanks to the merger of photons occurring during SFG, only these specific photons’ frequencies can be used, greatly reducing the noise from multiple photons happening if using linear optics.
स्रोत: SciTechDaily
This is not a new idea, but the problem so far was that making SFG happen was so difficult that there were never enough photons to be a practical means of transferring information.
“शोधकर्ताओं को यह बात बहुत समय से ज्ञात थी, लेकिन सफल SFG की कम संभावना के कारण इसे पूरी तरह से नहीं खोजा गया था।
अतीत में, सबसे अच्छा परिणाम 1 में 100 मिलियन था। हमारी उपलब्धि नैनोफोटोनिक प्लेटफ़ॉर्म के साथ रूपांतरण दक्षता को 1 में 10 हज़ार तक बढ़ाकर 10 हज़ार गुना सुधार हासिल करना है।”
Kejie Fang – Associate professor of electrical and computer engineering
गैर‑रेखीय क्वांटम ऑप्टिक्स को संभव बनाने वाले नए पदार्थ
This 10,000x boost in efficiency suddenly makes non-linear optics a viable option to produce the photons that will be used to transfer data through the measurement of their entanglement.
It was achieved thanks to an indium-gallium-phosphoryl material developed by the researchers.
“हमारी गैर‑रेखीय प्रणाली क्वांटम जानकारी को 94 % फ़िडेलिटी के साथ प्रसारित करती है, जबकि रैखिक ऑप्टिकल घटकों का उपयोग करने वाले सिस्टम की सैद्धांतिक सीमा 33 % है,”
Kejie Fang – Associate professor of electrical and computer engineering
क्वांटम टेलीपोर्टेशन और नेटवर्किंग के लिए आगे क्या है?
This is for now a very theoretical progress, in the sense that it completely changes how researchers will have to build quantum telecommunication systems in the future, as currently all quantum networking protocols (including quantum teleportation and entanglement swapping) use linear-optical design.
Combined with the progress made in transferring entangled photons in regular optical fiber networks, this could radically change the reliability and efficiency of this telecommunication method, bringing interconnected quantum computers much closer than previously thought possible.
ट्रैप्ड‑आयन क्वांटम कंप्यूटिंग में निवेश
As these quantum communication advances become increasingly viable, companies like IonQ (IONQ ) are positioning themselves to commercialize the technology.
IonQ एक क्वांटम कंप्यूटिंग कंपनी है जो ट्रैप्ड‑आयन तकनीक का उपयोग करती है, जिसकी स्थापना मैरीलैंड विश्वविद्यालय और ड्यूक विश्वविद्यालय के अग्रणी वैज्ञानिकों ने की थी। यह 2021 में NYSE पर सार्वजनिक रूप से सूचीबद्ध हुई।
(IONQ )
IonQ क्वांटम कंप्यूटिंग प्लेटफ़ॉर्म 99.9 % फ़िडेलिटी परिणाम उत्पन्न करने में सक्षम हैं। यह वर्तमान में 64‑बेरियम आयन श्रृंखला का उपयोग करता है, जिससे 36‑एल्गोरिदमिक क्यूबिट (AQ) बनता है। श्रृंखला का संगठन अन्य ट्रैप्ड‑आयन डिज़ाइनों की तुलना में बहुत तेज़ कंप्यूटिंग की अनुमति देता है, बिना फ़िडेलिटी खोए।
स्रोत: IonQ
IonQ ने जनवरी 2025 में Qubitekk का अधिग्रहण किया, जिससे कंपनी की टीम और 118 पेटेंट IonQ में जुड़ गए। Qubitekk की विशेषज्ञता क्वांटम नेटवर्क, फोटोनिक इंटरकनेक्ट, क्वांटम क्लस्टर और क्वांटम इंटरनेट क्षमताओं में है।
क्वांटम नेटवर्क अत्यधिक सुरक्षित संचार को सुगम बनाना चाहिए और अंततः वितरित क्वांटम कंप्यूटिंग की अनुमति देनी चाहिए। क्षेत्र की तेज़ गति को देखते हुए, इस विषय पर विशेषज्ञता और आईपी भविष्य में IonQ के लिए महत्वपूर्ण हो सकते हैं।
IonQ NKT Photonics (NKT.CO) के साथ साझेदारी कर रहा है ताकि भविष्य के डेटा सेंटर‑तैयार क्वांटम कंप्यूटर विकसित किए जा सकें।
यह Imec के साथ फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट और चिप‑स्केल आयन ट्रैप तकनीक पर भी सहयोग कर रहा है ताकि कंपनी के क्यूबिट संख्या, सिस्टम आकार और लागत को स्केल किया जा सके।
अपना स्वयं का SDK (Software Development Kit) विकसित करने के बजाय, कंपनी सभी प्रमुख SDKs को एक साथ समर्थन दे रही है, और कई अग्रणी कंपनियों के साथ साझेदारी कर नई क्वांटम कंप्यूटिंग एप्लिकेशन विकसित कर रही है।
स्रोत: IonQ
अपने प्रतिस्पर्धी Quantinuum, जो Honeywell (HON ) का हिस्सा है, के साथ मिलकर, IonQ व्यावसायिक क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने के करीब है, जिसमें उच्च फ़िडेलिटी, कम क्यूबिट संख्या वाले ट्रैप्ड‑आयन सिस्टम पर ध्यान केंद्रित किया गया है।
IonQ उन निवेशकों के लिए सबसे शुद्ध क्वांटम कंप्यूटिंग स्टॉक के रूप में माना जाता है जो Google, Intel, IBM या Honeywell जैसे अन्य नेताओं की गतिविधियों में कम रुचि रखते हैं।
इसके शुरुआती सफलताओं ने इसे अन्य क्वांटम कंप्यूटिंग नवप्रवर्तकों के साथ मजबूत साझेदारी नेटवर्क बनाने में मदद की है, जिससे यह तकनीक आगे बढ़ती रहे, और हाल ही में नेटवर्केड क्वांटम कंप्यूटरों पर पुनः ध्यान केंद्रित किया गया है।
जैसे-जैसे क्वांटम एंटैंगलमेंट टेलीकोम अधिक विश्वसनीय होता जा रहा है, कई उच्च‑विश्वसनीयता वाले ट्रैप्ड‑आयन क्वांटम कंप्यूटरों का संयोजन इस तकनीक के पहले व्यावसायिक अनुप्रयोग के लिए एक ठोस विकल्प बन सकता है।
IonQ स्टॉक समाचार और नवीनतम विकास
अध्ययन संदर्भ:
1. Joshua Akin, Yunlei Zhao, Paul G. Kwiat, Elizabeth A. Goldschmidt, and Kejie Fang.(2025) Faithful Quantum Teleportation via a Nanophotonic Nonlinear Bell State Analyzer. Physical Review Letters134, 160802 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.160802
