क्वांटम टेलीपोर्टेशन सबसे अधिक में से एक हैक्वांटम जानकारी में महत्वपूर्ण प्रोटोकॉल। उलझाव के भौतिक संसाधन के आधार पर, यह विभिन्न सूचना समस्याओं के केंद्रीय तत्व के रूप में कार्य करता है और क्वांटम प्रौद्योगिकियों का एक महत्वपूर्ण घटक है, जो क्वांटम कंप्यूटिंग, नेटवर्क और संचार के आगे के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
दो दशक से अधिक समय बीत चुका हैक्वांटम टेलीपोर्टेशन की खोज, जो कि क्वांटम यांत्रिकी के "अजीबता" के सबसे दिलचस्प और रोमांचक परिणामों में से एक है। इन महान खोजों से पहले, विचार विज्ञान कथा के दायरे में था। पहली बार 1931 में चार्ल्स एच। फोर्ट द्वारा गढ़ा गया, "टेलीपोर्टेशन" शब्द का इस्तेमाल उस प्रक्रिया को संदर्भित करने के लिए किया गया है जिसके द्वारा निकायों और वस्तुओं को वास्तव में उनके बीच की दूरी को पार किए बिना एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित किया जाता है।
1993 में, एक लेख का वर्णन प्रकाशित किया गया थाक्वांटम सूचना का एक प्रोटोकॉल जिसे "क्वांटम टेलीपोर्टेशन" कहा जाता है, जो उपरोक्त कई विशेषताओं को साझा करता है। इसमें, भौतिक प्रणाली की अज्ञात स्थिति को मापा जाता है और बाद में एक दूरस्थ स्थान पर पुन: उत्पन्न या "पुन: संयोजन" किया जाता है (मूल प्रणाली के भौतिक तत्व संचरण स्थल पर रहते हैं)। इस प्रक्रिया के लिए संचार के शास्त्रीय साधनों की आवश्यकता होती है और यह एफटीएल संचार को बाहर करता है। इसके लिए उलझाव के संसाधन की आवश्यकता होती है। वास्तव में, टेलीपोर्टेशन को एक क्वांटम सूचना प्रोटोकॉल के रूप में देखा जा सकता है जो सबसे स्पष्ट रूप से उलझाव की प्रकृति को प्रदर्शित करता है: इसकी उपस्थिति के बिना, क्वांटम यांत्रिकी का वर्णन करने वाले कानूनों के ढांचे के भीतर संचरण की ऐसी स्थिति संभव नहीं होगी।
टेलीपोर्टेशन विकास में सक्रिय भूमिका निभाता हैसूचना विज्ञान। एक ओर, यह एक वैचारिक प्रोटोकॉल है जो औपचारिक क्वांटम सूचना सिद्धांत के विकास में एक निर्णायक भूमिका निभाता है, और दूसरी ओर, यह कई प्रौद्योगिकियों का एक मूलभूत घटक है। क्वांटम पुनरावर्तक लंबी दूरी के संचार का एक प्रमुख तत्व है। क्वांटम स्विच टेलीपोर्टेशन, माप-आधारित कंप्यूटिंग, और क्वांटम नेटवर्क इसके सभी डेरिवेटिव हैं। यह समय वक्र और ब्लैक होल वाष्पीकरण के आसपास "चरम" भौतिकी के बारे में जानने के लिए एक सरल उपकरण के रूप में भी उपयोग किया जाता है।
आज क्वांटम टेलीपोर्टेशन की पुष्टि हुईदुनिया भर की प्रयोगशालाएं विभिन्न सब्सट्रेट और प्रौद्योगिकियों का उपयोग करती हैं, जिनमें फोटोनिक क्विब, परमाणु चुंबकीय अनुनाद, ऑप्टिकल मोड, परमाणुओं के समूह, फंसे हुए परमाणु और अर्धचालक प्रणाली शामिल हैं। टेलीपोर्टेशन रेंज के क्षेत्र में उत्कृष्ट परिणाम प्राप्त हुए हैं, उपग्रहों के साथ प्रयोग हो रहे हैं। इसके अलावा, अधिक जटिल प्रणालियों के पैमाने पर प्रयास शुरू हो गए हैं।
क्वांटम टेलीपोर्टेशन के लिए पहली बार वर्णित किया गया थादो-स्तरीय प्रणाली, तथाकथित क्वैबिट। प्रोटोकॉल दो दूर के दलों को मानता है, जिसे ऐलिस और बॉब कहा जाता है, जो कि शुद्ध रूप से उलझे हुए राज्य में 2 qubits, A और B से अलग होते हैं, जिन्हें बेल पेयर भी कहा जाता है। इनपुट पर, ऐलिस को एक और qubit a दिया जाता है, जिसका स्टेट ρ अज्ञात है। वह तब बेल की खोज नामक एक सहयोगी क्वांटम माप का प्रदर्शन करती है। यह चार बेल राज्यों में से एक में ए और ए स्थानांतरित करता है। नतीजतन, ऐलिस की इनपुट क्वबिट की स्थिति माप के दौरान गायब हो जाती है, और बॉब की क्वबिट बी को एक साथ पी पर प्रक्षेपित किया जाता है†सेवाρPसेवा... प्रोटोकॉल के अंतिम चरण में, ऐलिस ने अपनी माप के शास्त्रीय परिणाम को बॉब तक पहुँचाया, जो पाउली ऑपरेटर पी पर लागू होता हैसेवा मूल ρ को पुनर्स्थापित करने के लिए।
ऐलिस की रानी की प्रारंभिक अवस्था को माना जाता हैअज्ञात, चूंकि प्रोटोकॉल को इसके दूरस्थ माप में कम किया गया है। इसके अलावा, यह अपने आप में एक तीसरे पक्ष के साथ साझा की गई एक बड़ी समग्र प्रणाली का हिस्सा हो सकता है (इस मामले में, सफल टेलीपोर्टेशन के लिए उस तृतीय पक्ष के साथ सभी सहसंबंधों को पुन: प्रस्तुत करने की आवश्यकता होती है)।
एक विशिष्ट क्वांटम टेलीपोर्टेशन प्रयोगप्रारंभिक स्थिति को शुद्ध और एक सीमित वर्णमाला से संबंधित है, उदाहरण के लिए, बलोच क्षेत्र के छह ध्रुव। विकृति की उपस्थिति में, खंगाला गया राज्य की गुणवत्ता को टेलीपोर्टेशन सटीकता एफ 1 [0, 1] द्वारा मात्रात्मक रूप से व्यक्त किया जा सकता है। यह ऐलिस और बॉब के बीच की शुद्धता है, जो सभी बेल परिणामों और मूल वर्णमाला पर औसत है। सटीकता के कम मूल्यों पर, ऐसे तरीके हैं जो आपको जटिल संसाधन का उपयोग किए बिना अपूर्ण टेलीपोर्टेशन को पूरा करने की अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, ऐलिस सीधे बॉब को परिणामी अवस्था तैयार करने के लिए परिणाम भेजकर उसकी प्रारंभिक अवस्था को माप सकता है। इस माप-प्रशिक्षण की रणनीति को "क्लासिक टेलीपोर्टेशन" कहा जाता है। इसमें अधिकतम सटीकता एफ हैकक्षा = 2/3 एक मनमाना इनपुट राज्य के लिए, जो पारस्परिक रूप से निष्पक्ष राज्यों की वर्णमाला के बराबर है, जैसे बलोच क्षेत्र के छह ध्रुव।
इस प्रकार, क्वांटम संसाधनों के उपयोग का एक स्पष्ट संकेत सटीकता एफ> एफ का मूल्य हैकक्षा.
जैसा कि क्वांटम भौतिकी कहती है, टेलीपोर्टेशन नहीं हैक्विबिट्स तक सीमित, इसमें बहुआयामी सिस्टम शामिल हो सकते हैं। प्रत्येक परिमित आयाम d के लिए, सबसे उलझे हुए स्टेट वैक्टर के आधार का उपयोग करके एक आदर्श टेलीपोर्टेशन स्कीम तैयार की जा सकती है, जिसे किसी दिए गए अधिकतम उलझी हुई अवस्था और आधार {U] से प्राप्त किया जा सकता है।सेवा} एकात्मक ऑपरेटर्स ट्रिशिंग यू (यू†जे Haveसेवा) = डीδजे, के... इस तरह के एक प्रोटोकॉल का निर्माण किसी भी परिमित आयामी हिल्बर्ट अंतरिक्ष के लिए किया जा सकता है, तथाकथित। असतत-चर प्रणाली।
इसके अलावा, क्वांटम टेलीपोर्टेशन कर सकते हैंअनंत-आयामी हिल्बर्ट स्थान के साथ सिस्टम का विस्तार, जिसे निरंतर चर सिस्टम कहा जाता है। एक नियम के रूप में, वे ऑप्टिकल बोसोनिक मोड द्वारा महसूस किए जाते हैं, जिनमें से विद्युत क्षेत्र को क्वाडरेचर ऑपरेटरों द्वारा वर्णित किया जा सकता है।
क्वांटम टेलीपोर्टेशन की गति क्या है?सूचना शास्त्रीय एक ही राशि के संचरण की गति के समान गति से प्रसारित होती है - शायद प्रकाश की गति पर। सिद्धांत रूप में, इसका उपयोग इस तरह से किया जा सकता है कि शास्त्रीय कोई नहीं कर सकता है - उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटिंग में, जहां डेटा केवल प्राप्तकर्ता के लिए उपलब्ध है।
क्या क्वांटम टेलीपोर्टेशन सिद्धांत का उल्लंघन करता हैअनिश्चितता? अतीत में, टेलीपोर्टेशन के विचार को वैज्ञानिकों ने बहुत गंभीरता से नहीं लिया था क्योंकि यह सिद्धांत का उल्लंघन माना जाता था कि कोई भी मापने या स्कैनिंग प्रक्रिया एक परमाणु या अन्य वस्तु से सभी जानकारी नहीं निकाल सकती है। अनिश्चितता सिद्धांत के अनुसार, किसी वस्तु को स्कैन करने की प्रक्रिया जितनी अधिक सटीक होती है, उतनी ही स्कैनिंग प्रक्रिया से प्रभावित होती है, जब तक कि एक बिंदु तक नहीं पहुंच जाता है, जहां वस्तु की मूल स्थिति इस हद तक परेशान होती है कि यह अब संभव नहीं होगा एक सटीक प्रतिलिपि बनाने के लिए पर्याप्त जानकारी प्राप्त करें। यह आश्वस्त लगता है: यदि कोई व्यक्ति किसी वस्तु से सही प्रतिलिपि बनाने के लिए जानकारी नहीं निकाल सकता है, तो उत्तरार्द्ध नहीं बनाया जा सकता है।
लेकिन छह वैज्ञानिक (चार्ल्स बेनेट, गाइल्स ब्रासर्ड,क्लाउड क्रेप्यू, रिचर्ड जोसा, एशर पेरेज़, और विलियम वाउटर्स) ने आइंस्टीन-पोडोलस्की-रोसेन प्रभाव के रूप में जाना जाने वाले क्वांटम यांत्रिकी की एक प्रसिद्ध और विरोधाभासी विशेषता का उपयोग करके इस तर्क के चारों ओर एक रास्ता ढूंढ लिया। उन्होंने टेलीपोर्ट की गई वस्तु ए की कुछ जानकारियों को स्कैन करने के लिए, और बाकी असत्यापित हिस्से को उपरोक्त प्रभाव द्वारा किसी अन्य वस्तु C पर स्थानांतरित करने का एक तरीका खोज लिया, जो कभी भी A के संपर्क में नहीं था।
आगे, C पर प्रभाव लागू करके,स्कैन की गई जानकारी के आधार पर, आप स्कैन करने से पहले C को राज्य A में दर्ज कर सकते हैं। स्वयं ही अब उस स्थिति में नहीं है, क्योंकि इसे स्कैनिंग प्रक्रिया द्वारा पूरी तरह से बदल दिया गया है, इसलिए जो हासिल किया गया है वह टेलीपोर्टेशन है, प्रतिकृति नहीं।
यह स्पष्ट है कि एक आदर्श क्वांटम प्रणाली याप्रौद्योगिकी अभी तक मौजूद नहीं है और भविष्य की महान खोजें अभी बाकी हैं। हालाँकि, विशिष्ट टेलीपोर्टेशन अनुप्रयोगों के लिए संभावित उम्मीदवारों की पहचान करने का प्रयास किया जा सकता है। उनका उपयुक्त संकरण, बशर्ते उनके पास एक सुसंगत आधार और विधियाँ हों, क्वांटम टेलीपोर्टेशन और उसके अनुप्रयोगों के लिए सबसे आशाजनक भविष्य प्रदान कर सकते हैं।
कम दूरी (1 मीटर तक) पर टेलीपोर्टेशनक्वांटम कंप्यूटिंग सबसिस्टम अर्धचालक उपकरणों के लिए आशाजनक है, जिनमें से सबसे अच्छा QED सर्किट है। विशेष रूप से, सुपरकंडक्टिंग ट्रांसमन क्वाइट्स एक चिप पर नियतात्मक और अत्यधिक सटीक टेलीपोर्टेशन की गारंटी दे सकते हैं। वे वास्तविक समय के लाइव फीड की भी अनुमति देते हैं, जो फोटोनिक चिप्स पर समस्याग्रस्त दिखता है। इसके अलावा, वे पिछले दृष्टिकोणों जैसे कि फंसे हुए आयनों की तुलना में अधिक मापनीय वास्तुकला और मौजूदा प्रौद्योगिकियों के बेहतर एकीकरण प्रदान करते हैं। वर्तमान में, इन प्रणालियों का एकमात्र दोष उनका सीमित सुसंगतता समय (<100 μs) है। सेमीकंडक्टर स्पिन-एनसेंबल मेमोरी सेल्स (नाइट्रोजन-प्रतिस्थापित रिक्तियों के साथ या दुर्लभ-पृथ्वी क्रिस्टल के साथ डोप किए गए) के साथ एक क्यूईडी सर्किट को एकीकृत करके इस समस्या को हल किया जा सकता है, जो क्वांटम डेटा भंडारण के लिए लंबे समय तक जुटना प्रदान कर सकता है। वर्तमान में, यह कार्यान्वयन वैज्ञानिक समुदाय के महान प्रयासों का विषय है।
शहर में व्यापक दूरसंचार संचार(कई किलोमीटर) ऑप्टिकल मोड का उपयोग करके विकसित किया जा सकता है। कम पर्याप्त नुकसान के साथ, ये सिस्टम उच्च गति और बैंडविड्थ प्रदान करते हैं। उन्हें डेस्कटॉप इम्प्लीमेंटेशन से हवा या फाइबर पर मिड-रेंज सिस्टम तक विस्तारित किया जा सकता है, जिसमें पहनावा क्वांटम मेमोरी के साथ संभव एकीकरण है। लंबी दूरी पर लेकिन कम गति पर हाइब्रिड दृष्टिकोण का उपयोग करके या गैर-गाऊसी प्रक्रियाओं के आधार पर अच्छे रिपीटर्स विकसित करके प्राप्त किया जा सकता है।
लंबी दूरी की क्वांटम टेलीपोर्टेशन (100 से अधिक)किमी) एक सक्रिय क्षेत्र है लेकिन फिर भी एक खुली समस्या से ग्रस्त है। ध्रुवीकरण की कतारें लंबी फाइबर लाइनों और हवा में कम गति के टेलीपोर्टेशन के लिए सबसे अच्छे वाहक हैं, लेकिन बेल की अपूर्ण पहचान के कारण वर्तमान में प्रोटोकॉल संभावित है।
जबकि संभाव्य दूरसंचार और उलझावउलझाव आसवन और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी जैसे कार्यों के लिए स्वीकार्य हैं, लेकिन यह संचार से स्पष्ट रूप से अलग है, जिसमें इनपुट जानकारी को पूरी तरह से संरक्षित किया जाना चाहिए।
यदि हम इस संभाव्य चरित्र को स्वीकार करते हैं, तोउपग्रह कार्यान्वयन आधुनिक तकनीक की पहुंच के भीतर हैं। ट्रैकिंग विधियों को एकीकृत करने के अलावा, उच्च बीम प्रसार हानि एक बड़ी समस्या है। इसे एक कॉन्फ़िगरेशन में दूर किया जा सकता है जहां उपग्रह से बड़े एपर्चर ग्राउंड-आधारित दूरबीनों में उलझाव वितरित किया जाता है। 600 किमी की ऊंचाई पर 20 सेमी के उपग्रह एपर्चर और जमीन पर 1 मीटर टेलीस्कोप एपर्चर को मानते हुए, हम लगभग 75 डीबी डाउनलिंक नुकसान की उम्मीद करेंगे, जो जमीनी स्तर के नुकसान की 80 डीबी से कम है। ग्राउंड-टू-सैटेलाइट या सैटेलाइट-टू-सैटेलाइट कार्यान्वयन अधिक जटिल हैं।
Teleportation के भविष्य के उपयोग के रूप मेंएक स्केलेबल नेटवर्क का हिस्सा सीधे क्वांटम मेमोरी के साथ इसके एकीकरण पर निर्भर करता है। उत्तरार्द्ध में रूपांतरण दक्षता, विकिरण-पदार्थ इंटरफ़ेस, लेखन और पढ़ने की सटीकता, भंडारण समय और बैंडविड्थ, उच्च गति और भंडारण क्षमता के संदर्भ में एक उत्कृष्ट होना चाहिए। सबसे पहले, यह रिपीटर्स के उपयोग को त्रुटि सुधार कोड का उपयोग करके सीधे प्रसारण से दूर संचार का विस्तार करने की अनुमति देगा। अच्छी क्वांटम मेमोरी के विकास से न केवल नेटवर्क और टेलीपोर्टेशन कम्युनिकेशन पर उलझने को दूर किया जा सकेगा, बल्कि स्टोर की गई जानकारी को सुसंगत रूप से संसाधित किया जा सकेगा। अंततः, यह नेटवर्क को विश्व स्तर पर वितरित क्वांटम कंप्यूटर या भविष्य के क्वांटम इंटरनेट की नींव में बदल सकता है।
परमाणु पहनावा पारंपरिक रूप से माना जाता रहा हैउनके कुशल प्रकाश-से-पदार्थ रूपांतरण और उनके मिलीसेकंड भंडारण समय के कारण आकर्षक, जो वैश्विक स्तर पर प्रकाश को प्रसारित करने के लिए आवश्यक 100 एमएस जितना अधिक हो सकता है। फिर भी, अधिक आशाजनक विकास आज अर्धचालक प्रणालियों के आधार पर होने की उम्मीद है, जहां उत्कृष्ट स्पिन-पहनावा क्वांटम मेमोरी सीधे QED सर्किट के स्केलेबल आर्किटेक्चर के साथ एकीकृत है। यह मेमोरी न केवल QED सर्किट के सुसंगत समय को बढ़ा सकती है, बल्कि ऑप्टिकल-टेलीकम्युनिकेशन और चिप माइक्रोवेव फोटॉन के इंटरकनेक्टेशन के लिए एक ऑप्टिकल-माइक्रोवेव इंटरफेस भी प्रदान करती है।
इस प्रकार, क्वांटम इंटरनेट के क्षेत्र में वैज्ञानिकों की भविष्य की खोजों की संभावना क्वांटम सूचना को संसाधित करने के लिए सेमीकंडक्टर नोड्स के साथ युग्मित लंबी दूरी के ऑप्टिकल संचार पर आधारित होने की संभावना है।
