By केना ह्यूजेस-कैसलबेरी 29 दिसंबर 2023 को पोस्ट किया गया
IQT का "जर्नल क्लब" एक साप्ताहिक लेख श्रृंखला है जो हाल के क्वांटम प्रौद्योगिकी शोध पत्र को तोड़ता है और क्वांटम पारिस्थितिकी तंत्र पर इसके प्रभावों पर चर्चा करता है। यह लेख क्वांटम नेटवर्क और उपग्रह संचार का अध्ययन करने वाले एक हालिया पेपर पर केंद्रित है।
क्वांटम उपग्रह नेटवर्किंग, जैसा कि हाल के अध्ययन में विस्तृत है आईईईई प्रवेश, क्वांटम प्रौद्योगिकी और उपग्रह संचार के अभूतपूर्व अभिसरण का प्रतिनिधित्व करता है, जिसका क्वांटम उद्योग पर गहरा प्रभाव पड़ता है। यह एकीकरण क्वांटम कुंजी वितरण (क्यूकेडी) और क्वांटम-स्टेट ट्रांसफर को साकार करने के लिए महत्वपूर्ण है, जो सुरक्षित वैश्विक संचार के लिए आवश्यक है।
क्वांटम कुंजी वितरण और उपग्रह कक्षाएँ:
अध्ययन असतत चर (डीवी) और निरंतर चर (सीवी) क्यूकेडी योजनाओं पर प्रकाश डालता है, प्रत्येक उपग्रह-सहायता क्वांटम नेटवर्क के लिए अद्वितीय लाभ प्रदान करता है। डीवी क्यूकेडी एक गुप्त कोड बनाने के समान है जहां प्रत्येक फोटॉन का अभिविन्यास संदेश का एक टुकड़ा रखता है। यह तकनीक गुप्त पासवर्ड या कोड के समान सुरक्षित क्रिप्टोग्राफ़िक कुंजी तैयार करने में विशेष रूप से कुशल है, जिसे केवल इच्छित प्रेषक और प्राप्तकर्ता ही समझ और उपयोग कर सकते हैं। डीवी क्यूकेडी में इन सुरक्षित कुंजियों के लिए उपयुक्त फोटॉन ध्रुवीकरण जैसे व्यक्तिगत क्वांटम राज्यों के गुणों का उपयोग करके एन्कोडिंग जानकारी शामिल है।
दूसरी ओर, सतत चर क्वांटम कुंजी वितरण (सीवी क्यूकेडी) थोड़ा अलग तरीके से काम करता है। अलग-अलग क्वांटम राज्यों पर भरोसा करने के बजाय, यह मूल्यों की एक श्रृंखला का उपयोग करके जानकारी को एन्कोड करता है। इसे एक लाइट के डिमर स्विच की तरह समझें, जहां आप चमक को पूरी तरह से चालू और बंद करने के बीच किसी भी स्तर पर समायोजित कर सकते हैं। यह विधि उन स्थितियों में विशेष रूप से प्रभावी है जहां बहुत अधिक "शोर" या गड़बड़ी है, क्योंकि यह अधिक लचीला है और आदर्श से कम परिस्थितियों में संदेश की अखंडता को बनाए रख सकता है।
क्यूकेडी प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए उपग्रह कक्षाओं, विशेष रूप से निम्न पृथ्वी कक्षा (एलईओ) और जियोसिंक्रोनस ऑर्बिट (जीईओ) का रणनीतिक विकल्प महत्वपूर्ण है। लो अर्थ ऑर्बिट (LEO) में उपग्रह पास के सेल टॉवर की तुलना में पृथ्वी के अधिक निकट होते हैं। वे ग्राउंड स्टेशनों के साथ एक मजबूत कनेक्शन प्रदान करते हैं लेकिन एक छोटे क्षेत्र को कवर करते हैं। यह निकटता उन्हें त्वरित और कुशल संचार के लिए आदर्श बनाती है, लेकिन उनकी सीमा सीमित है।
इसके विपरीत, जियोसिंक्रोनस ऑर्बिट (GEO) में उपग्रह बहुत दूर हैं। वे दूर के रेडियो टावरों की तरह काम करते हैं, जो एक विशाल क्षेत्र को कवर करते हैं लेकिन कमजोर प्रत्यक्ष संकेतों के साथ। GEO उपग्रह ग्रह के लगभग एक तिहाई हिस्से को कवर कर सकते हैं, अधिक सिग्नल विलंब के बावजूद व्यापक कवरेज प्रदान करते हैं।
क्वांटम नेटवर्क में LEO और GEO की अलग-अलग भूमिकाएँ हैं, LEO एक सीमित क्षेत्र के भीतर तेज़, कुशल संचार के लिए बहुत अच्छा है और GEO गति में कुछ समझौतों के साथ व्यापक कवरेज प्रदान करता है।
सॉफ़्टवेयर-परिभाषित नेटवर्किंग (एसडीएन) एकीकरण और क्वांटम कंप्यूटिंग:
क्वांटम उपग्रह नेटवर्किंग में सॉफ्टवेयर-परिभाषित नेटवर्किंग (एसडीएन) को डेटा के लिए अत्यधिक उन्नत और अनुकूलनीय यातायात नियंत्रण प्रणाली माना जा सकता है। यह एक केंद्रीय कमांड सेंटर की तरह है जो भीड़भाड़ से बचने और संचार के सुचारू प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए डेटा ट्रैफ़िक को तुरंत पुन: रूट कर सकता है। इस एकीकरण के परिणामस्वरूप क्वांटम उलझाव पीढ़ी की दर में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है, जो सुरक्षित संचार का एक प्रमुख घटक है। यह इन क्वांटम कनेक्शनों के प्रबंधन को भी सरल बनाता है, यह सुनिश्चित करता है कि क्वांटम नेटवर्क कुशलतापूर्वक और प्रभावी ढंग से संचालित हो।
अपनी विशाल प्रसंस्करण शक्ति के साथ, क्वांटम कंप्यूटिंग उपग्रह सूचना नेटवर्क की सुरक्षा को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकती है। जिस तरह एक शक्तिशाली कंप्यूटर वीडियो संपादन जैसे जटिल कार्यों को आसान और तेज़ बना सकता है, उसी तरह क्वांटम कंप्यूटिंग इन नेटवर्कों के सुरक्षा तंत्र को मजबूत कर सकती है, जिससे समझौता करना बेहद मुश्किल हो जाता है।
इंटरनेट ऑफ थिंग्स के लिए (IoT) स्मार्ट कार या ड्रोन जैसे उपकरण, जो तेज और सुरक्षित संचार पर भरोसा करते हैं, क्वांटम कंप्यूटिंग द्वारा दी जाने वाली कम देरी महत्वपूर्ण है। यह संवर्द्धन हाई-स्पीड इंटरनेट कनेक्शन के समान है जो बिना बफरिंग के हाई-डेफिनिशन वीडियो की निर्बाध स्ट्रीमिंग की अनुमति देता है।
भविष्य की खोज:
पेपर इस उभरते क्षेत्र में भविष्य की खोज के लिए उपयुक्त डोमेन का प्रस्ताव करता है। क्वांटम उपग्रह नेटवर्किंग क्वांटम को सक्षम करने में सबसे आगे है इंटरनेट जो विभिन्न उद्योगों में क्रांति ला सकता है। इसमें स्थलीय क्वांटम कंप्यूटरों को जोड़ने और पार्टियों के बीच सुरक्षित कुंजी स्थापित करने के लिए उपग्रहों को क्वांटम रिपीटर्स के रूप में उपयोग करना शामिल है।
केना ह्यूजेस-कैसलबेरी इनसाइड क्वांटम टेक्नोलॉजी में प्रबंध संपादक और JILA (कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय और एनआईएसटी के बीच एक साझेदारी) में विज्ञान संचारक हैं। उनकी लेखन शैली में डीप टेक, क्वांटम कंप्यूटिंग और एआई शामिल हैं। उनके काम को साइंटिफिक अमेरिकन, डिस्कवर मैगज़ीन, न्यू साइंटिस्ट, आर्स टेक्निका और अन्य में दिखाया गया है।
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- स्रोत: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-a-new-ieee-paper-on-quantum-computing-and-satellite-communications/
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