क्वांटम संचार

पाठ्यक्रम: GS3/विज्ञान और प्रौद्योगिकी

संदर्भ 

• भारत ने IIT दिल्ली स्थित DRDO-उद्योग-अकादमिक उत्कृष्टता केंद्र (DIA-CoE) द्वारा मुक्त अंतरिक्ष के माध्यम से क्वांटम उलझाव (Quantum Entanglement) का उपयोग करते हुए क्वांटम सुरक्षित संचार का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया है। यह भारत के क्वांटम तकनीक रोडमैप में एक महत्वपूर्ण माइलस्टोन  है।

प्रमुख विशेषताएँ 

• प्रयुक्त तकनीक: क्वांटम उलझाव-आधारित मुक्त-अंतरिक्ष क्वांटम कुंजी वितरण (QKD)। 
• सुरक्षित कुंजी दर: ~240 बिट प्रति सेकंड। 
• क्वांटम बिट त्रुटि दर (QBER): < 7%।
•  दूरी: IIT दिल्ली परिसर में 1 किलोमीटर से अधिक की मुक्त-अंतरिक्ष ऑप्टिकल लिंक।

क्वांटम संचार 

• क्वांटम संचार क्वांटम भौतिकी, विशेष रूप से क्वांटम उलझाव, का उपयोग करता है ताकि सूचनाओं को भेजने के लिए अत्यधिक सुरक्षित चैनल बनाए जा सकें। 
• क्वांटम उलझाव: जब दो फोटॉन उलझित होते हैं, तो उनमें से एक को मापने से दूसरे की स्थिति तुरंत ज्ञात हो जाती है — चाहे वे कितनी भी दूरी पर हों।
•  मुख्य उद्देश्य: संचार को पूर्णतः लीक-प्रूफ बनाना।
  • किसी भी जासूसी प्रयास से उलझी हुई स्थिति में गड़बड़ी होगी, जिससे हस्तक्षेप का पता चल जाएगा।

क्वांटम कुंजी वितरण (QKD) क्या है? 

• QKD क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग करके एन्क्रिप्शन कुंजियों का सुरक्षित आदान-प्रदान सक्षम करता है। यह फोटॉनों (प्रकाश कणों) का सूचना वाहक के रूप में उपयोग करता है। 
• क्वांटम उलझाव-आधारित QKD अत्यधिक सुरक्षित है — किसी भी हैकिंग प्रयास से प्रणाली में कमियाँ होती है और वह तुरंत पता चल जाती है।
• क्वांटम उलझाव-आधारित QKD के लाभ:
  • दोषपूर्ण या समझौता किए गए उपकरणों के बावजूद सुरक्षा सुनिश्चित करता है।
  • क्वांटम स्थिति में कमियों के माध्यम से घुसपैठ का पता चलता है।
  • पारंपरिक “तैयार-और-माप” QKD तरीकों की तुलना में अधिक मजबूत।
• अनुप्रयोग:
  • रक्षा संचार।
  • सुरक्षित बैंकिंग और दूरसंचार नेटवर्क।
  • रणनीतिक क्षेत्र में डेटा की सुरक्षा।
  • लागत-कुशल: कठिन क्षेत्रों में महंगे फाइबर बिछाने की आवश्यकता से बचते हुए मुक्त-अंतरिक्ष QKD सस्ता विकल्प है।

मुक्त-अंतरिक्ष संचार क्यों?

• मुक्त-अंतरिक्ष या उपग्रह-आधारित QKD बिना केबल बिछाए लंबी दूरी पर जुड़ सकता है।
• केबल (ऑप्टिकल फाइबर) लंबी दूरी पर महंगे और अव्यवहारिक हो जाते हैं।
• वैश्विक तुलना
  • चीन 2021 से 4,600 किलोमीटर लंबा क्वांटम नेटवर्क संचालित कर रहा है।
  • चीन ने लगभग एक दशक पहले ही उपग्रह-आधारित क्वांटम संचार का प्रदर्शन कर लिया था, क्योंकि उसने 2000 के दशक की शुरुआत से क्वांटम गतिविधियों में बढ़त बनाई थी।
  • 2005 से, यूरोप, कनाडा और अमेरिका में 100 किलोमीटर से अधिक मुक्त-अंतरिक्ष QKD के प्रयोग किए जा चुके हैं, जिससे यह संकेत मिलता है कि भारत को QKD-उलझाव संचार के क्षेत्र में अभी लंबा रास्ता तय करना है।

चुनौतियाँ

• इस तकनीक के विकास के लिए केवल पर्याप्त धन ही नहीं, बल्कि कई क्षेत्रों के विशेषज्ञों की एक समर्पित बहु-विषयी टीम भी आवश्यक है।
• मुक्त-अंतरिक्ष में वायुमंडलीय कमियाँ त्रुटियों को बढ़ाती हैं।
• भारत ने 2020 के दशक में इस दिशा में देरी से शुरुआत की है और उसे वैश्विक नेताओं की बराबरी करनी है।
• ऑप्टिकल फाइबर के उपयोग से स्थिर संचार चैनल मिलते हैं, जबकि मुक्त-अंतरिक्ष में यह स्थिरता नहीं होती।

भविष्य की योजनाएँ

• राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM) के अंतर्गत भारत उपग्रह-आधारित लंबी दूरी की QKD पर ध्यान केंद्रित कर रहा है।
• इसमें क्वांटम स्टार्टअप्स, स्वदेशी उपकरणों और प्रयोगशाला से बाज़ार तक तकनीकों को समर्थन दिया जा रहा है।
• भारत का लक्ष्य आगामी 5–10 वर्षों में उपग्रह-आधारित QKD और पूरे देश में एक क्वांटम नेटवर्क स्थापित करना है।

Source: TH