ऑस्ट्रिया में इंसब्रुक और फ्रांस में पेरिस-सैकले विश्वविद्यालयों के भौतिकविदों ने पहली बार लंबी दूरी के क्वांटम नेटवर्क की सभी प्रमुख कार्यात्मकताओं को एक ही प्रणाली में संयोजित किया है। एक सिद्ध-सिद्धांत प्रयोग में, उन्होंने 50 किलोमीटर की दूरी पर एक तथाकथित पुनरावर्तक नोड के माध्यम से क्वांटम जानकारी स्थानांतरित करने के लिए इस प्रणाली का उपयोग किया - यह इंगित करने के लिए पर्याप्त है कि व्यावहारिक, बड़े पैमाने पर क्वांटम नेटवर्क के निर्माण खंड जल्द ही हो सकते हैं पहुँच में।
क्वांटम नेटवर्क में दो मूलभूत घटक होते हैं: स्वयं क्वांटम सिस्टम, जिन्हें नोड्स के रूप में जाना जाता है, और उनके बीच एक या अधिक विश्वसनीय कनेक्शन। ऐसा नेटवर्क जटिल क्वांटम गणनाओं के "लोड को साझा करने" के लिए कई क्वांटम कंप्यूटरों के क्वांटम बिट्स (या क्विबिट्स) को जोड़कर काम कर सकता है। इसका उपयोग अति-सुरक्षित क्वांटम संचार के लिए भी किया जा सकता है।
लेकिन क्वांटम नेटवर्क बनाना कोई आसान काम नहीं है। ऐसे नेटवर्क अक्सर उलझे हुए एकल फोटॉनों को संचारित करके काम करते हैं; यानी, इसकी क्वांटम स्थिति दूसरे क्वांटम कण की स्थिति से निकटता से जुड़ी हुई है। दुर्भाग्य से, एक फोटॉन से संकेत लंबी दूरी पर आसानी से खो जाता है। क्वांटम सूचना के वाहक डीकोहेरेंस नामक प्रक्रिया में अपनी क्वांटम प्रकृति भी खो सकते हैं। इसलिए इन संकेतों को बढ़ावा देना आवश्यक है।
बिना किसी हिचकिचाहट या विचलन के दोहराव
क्वांटम रिपीटर्स यह बढ़ावा प्रदान कर सकते हैं, लेकिन सीधे तरीके से नहीं। क्योंकि क्वांटम यांत्रिकी के नियम उलझे हुए राज्यों की नकल को प्रतिबंधित करते हैं, रिपीटर्स केवल प्राप्त सिग्नल की प्रतिलिपि नहीं बना सकते हैं और इसे अगले नोड पर नहीं भेज सकते हैं। इसके बजाय, उन्हें जानकारी को तथाकथित क्वांटम मेमोरी में संग्रहीत करना होगा और फिर इसे बेल स्टेट माप (बीएसएम) नामक प्रक्रिया का उपयोग करके स्थानांतरित करना होगा।
एक पूरी तरह से सक्षम क्वांटम पुनरावर्तक को कुछ व्यावहारिक आवश्यकताओं का अनुपालन करने की भी आवश्यकता होती है। सबसे पहले, क्वांटम संकेतों को दूरसंचार में उपयोग की जाने वाली तरंग दैर्ध्य पर होना चाहिए, ताकि उन्हें बहुत अधिक नुकसान के बिना ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रसारित किया जा सके। दूसरे, क्वांटम मेमोरी का भंडारण समय उलझाव उत्पन्न करने के लिए आवश्यक समय से अधिक होना चाहिए। अंत में, प्रक्रिया में प्रत्येक चरण नियतात्मक होना चाहिए, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक सफल चरण के बाद संकेतों का उत्पादन किया जाना चाहिए।
ऑल - इन - वन
नवीनतम कार्य, जिसका वर्णन किया गया है फिजिकल रिव्यू लेटर्स, सभी तीन व्यावहारिक आवश्यकताओं को एक ही प्रयोग में संयोजित करता है। घटनाओं के प्रारंभिक अनुक्रम में, दो फंसे हुए कैल्शियम आयन एक फोटॉन उत्सर्जित करते हैं, जिससे दो उलझे हुए फोटॉन-आयन जोड़े बनते हैं। यहां फंसे हुए आयन क्वैबिट के रूप में काम करते हैं, और उनकी क्वांटम अवस्थाएं क्वांटम नेटवर्क पर वितरित की जाती हैं। इन जोड़ियों में फोटॉन को फिर 1550 एनएम के टेलीकॉम तरंग दैर्ध्य में परिवर्तित किया जाता है और अलग-अलग 25 किमी लंबे ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से दो अलग-अलग नोड्स में भेजा जाता है। इस प्रकार नोड्स के बीच की कुल दूरी 50 किमी है।
जब भी कोई फोटॉन अपने निर्दिष्ट नोड पर पहुंचता है, तो उसके उलझे हुए आयन की स्थिति आयन की संरक्षित मेमोरी स्थिति में संग्रहीत हो जाती है। फिर सिस्टम दूसरे फोटॉन (दूसरे आयन के साथ उलझा हुआ) को दूसरे नोड पर भेजने के लिए बार-बार प्रयास करता है। एक बार जब दोनों नोड्स पर फोटॉन का पता चल जाता है, तो प्रयोगकर्ता आयन अवस्थाओं को उनके संबंधित उलझे हुए फोटॉन में स्थानांतरित करने के लिए बीएसएम करते हैं।
इस प्रोटोकॉल का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने इसे 44 मिनट की अवधि में 720 33 बार दोहराया, दूरस्थ नोड्स के बीच फोटॉन को उलझाने के 2053 2 229 प्रयासों में 883 सफलताएं दर्ज कीं। यह उच्च सफलता दर की तरह नहीं लग सकता है, लेकिन आयन यादों की उपस्थिति ने उलझाव स्थापित करने की संभावना 128 गुना अधिक बना दी है। यह इंगित करता है कि आगे सुधार संभव हो सकता है, उस सीमा तक जहां दोनों डिटेक्टर सफलतापूर्वक दोनों फोटॉन का पता लगाते हैं और केवल आयनों की मेमोरी स्थितियों में डीकोहेरेंस द्वारा प्रतिबंधित होते हैं।
नेटवर्क को और आगे बढ़ाया जा रहा है
शोधकर्ताओं ने यह भी मॉडल किया कि उनकी पद्धति को कितनी दूर तक आगे बढ़ाया जा सकता है। सभी विभिन्न कारकों को ध्यान में रखते हुए, उन्होंने दिखाया कि 17 आयन-आधारित पुनरावर्तक नोड्स का एक नेटवर्क 800 किलोमीटर दूर आयनों के बीच उलझाव स्थापित कर सकता है। प्रमुख शोधकर्ता के अनुसार बेन लान्योन इंसब्रुक विश्वविद्यालय की टीम के सदस्य अब उन फाइबर को खोलने की योजना बना रहे हैं जो वर्तमान में उनकी प्रयोगशालाओं में हैं और परिसर से बाहर मौजूदा वाणिज्यिक ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क में उलझाव भेज रहे हैं। वह बताते हैं, "हमारा लक्ष्य प्रयोगशाला से बाहर निकलना और शहरों और देशों के बीच पदार्थ और प्रकाश के क्वांटम नेटवर्क का निर्माण शुरू करना है।" भौतिकी की दुनिया.
नए क्वांटम रिपीटर्स एक स्केलेबल क्वांटम इंटरनेट को सक्षम कर सकते हैं
रोनाल्ड हैन्सननीदरलैंड में क्यूटेक के एक भौतिक विज्ञानी, जो काम में शामिल नहीं थे, परिणाम को महत्वपूर्ण बताते हैं क्योंकि यह क्वांटम पुनरावर्तक के लिए आवश्यक कई तत्वों को जोड़ता है। विशेष रूप से, उन्होंने नोट किया कि प्रयोग नोड के अंदर मल्टी-क्यूबिट ऑपरेशन, कुशल क्वबिट-फोटॉन इंटरफेस और टेलीकॉम संगतता को प्रदर्शित करता है, जिसमें प्रत्येक तत्व एक अच्छा समग्र प्रदर्शन देने के लिए उच्च निष्ठा पर काम करता है - सबसे प्रासंगिक मीट्रिक। जबकि पूरी तरह से काम करने वाला क्वांटम इंटरनेट अभी भी कुछ हद तक दूर है, हैन्सन का मानना है कि यह प्रदर्शन फंसे हुए आयनों के आधार पर कार्यात्मक क्वांटम रिपीटर्स की दिशा में एक कदम है।
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- स्रोत: https://physicsworld.com/a/quantum-repeater-transmits-entanglement-over-50-kilometres/
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