क्वांटम ‘जैमिंग’ कार्य-कारण के रहस्यों को खोलने में मदद कर सकती है

मूल संस्करण यह कहानी क्वांटा पत्रिका में छपी।

पिछले कुछ दशकों से, शोधकर्ताओं ने यह समझा है कि क्वांटम कंप्यूटर अंततः व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले कोड को क्रैक करने में सक्षम होना चाहिए जो डिजिटल दुनिया के अधिकांश हिस्से को सुरक्षित करते हैं। इस भाग्य से बचाने के लिए, उन्होंने नए कोड विकसित करने में वर्षों बिताए हैं जो क्वांटम कंप्यूटर से लैस भविष्य के सेफक्रैकर्स से सुरक्षित प्रतीत होते हैं।

साथ ही, उन्होंने संचार को सुरक्षित रखने के लिए क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का उपयोग करने के सरल तरीके भी ईजाद किए हैं। लेकिन क्वांटम यांत्रिकी, इसके पहले के “शास्त्रीय” यांत्रिकी की तरह, प्रकृति का एक सिद्धांत मात्र है। क्या होगा यदि यह अंततः एक पूर्ण सिद्धांत द्वारा प्रतिस्थापित हो जाता है, जैसे क्वांटम यांत्रिकी ने एक सदी पहले न्यूटोनियन भौतिकी को प्रतिस्थापित कर दिया था? क्या ये क्वांटम संचार तकनीकें अभी भी उस दुनिया में सुरक्षित रहेंगी जहां नियमों का और भी अधिक मौलिक सेट है?

“इन क्रिप्टोग्राफ़िक प्रोटोकॉल के संदर्भ में, भ्रमित होना अच्छा है,” हांगकांग विश्वविद्यालय के क्वांटम सूचना सिद्धांतकार रविशंकर रामनाथन ने कहा, जो क्वांटम क्रिप्टोग्राफी पर काम करते हैं। “आइए प्रोटोकॉल के पीछे की धारणाओं को कम करने का प्रयास करें। मान लीजिए कि भविष्य की किसी तारीख में लोगों को एहसास होगा कि क्वांटम यांत्रिकी प्रकृति का अंतिम सिद्धांत नहीं है।”

यह विचार करने लायक संभावना है. क्वांटम यांत्रिकी और गुरुत्वाकर्षण में सामंजस्य बिठाने जैसी बकाया समस्याओं की कठिनाई बताती है कि प्रकृति के पोस्ट-क्वांटम सिद्धांत में कुछ अप्रत्याशित शामिल हो सकता है।

इस संभावना से बचने के लिए कि उनके प्रोटोकॉल दोषपूर्ण धारणाओं पर आधारित हैं, कुछ क्वांटम क्रिप्टोग्राफर निर्माण के लिए और भी अधिक बुनियादी सिद्धांतों की खोज करते हैं। क्वांटम यांत्रिकी से शुरू करने के बजाय, वे कार्य-कारण की अवधारणा तक गहराई से उतरते हैं।

एक सूक्ष्म तोड़फोड़

इस क्षेत्र में विकास को समझने का एक तरीका क्वांटम कुंजी वितरण पर विचार करना है, जिसमें एक कुंजी को पास करने के लिए क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का लाभ उठाना शामिल है – कुछ ऐसा जिसका उपयोग एक गुप्त संदेश को डिकोड करने के लिए किया जा सकता है – इस तरह से जिसके साथ गुप्त रूप से छेड़छाड़ नहीं की जा सकती है। क्वांटम कुंजी वितरण क्वांटम उलझाव का उपयोग करता है, जो स्पिन की तरह दो कणों को उनके गुणों में से एक के माध्यम से एक साथ बंद कर देता है। क्वांटम उलझाव में ट्रिप वायर जैसा कुछ होता है। यदि कोई उलझाव में गड़बड़ी करने की कोशिश करता है – जैसे कि वे चाबी चुराने की कोशिश करते हैं – तो घुसपैठ उलझाव को नष्ट कर देगी, तोड़फोड़ का खुलासा कर देगी। यह एक मौलिक क्वांटम यांत्रिक सिद्धांत के कारण है जिसे “उलझाव की मोनोगैमी” कहा जाता है।

लेकिन क्या होगा अगर यह सिद्धांत अब कायम नहीं रहा? ऐसे मामले में, यदि संदेश भेजने वाले लोगों के पास अपने उपकरणों पर पूर्ण नियंत्रण नहीं है, तो एक बाहरी व्यक्ति संभावित रूप से कणों के उलझाव को बदल सकता है, जिससे कोई निशान छोड़े बिना संचार बाधित हो सकता है।

इस प्रक्रिया को क्वांटम जैमिंग कहा जाता है और इसे समझने के प्रयास हाल के वर्षों में बढ़े हैं।

कई वैज्ञानिकों के लिए, जैमिंग आकर्षक है क्योंकि यह उन्हें क्वांटम यांत्रिकी और कारण और प्रभाव की प्रकृति दोनों को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकता है। वे आश्चर्य करते हैं: क्या ऐसे गहरे सिद्धांत हैं जो जाम लगाने से रोकते हैं, जो इसे असंभव बनाते हैं? या, यदि कोई सिद्धांत इसकी मनाही नहीं करता, तो क्या वास्तविक दुनिया में जाम लग सकता है?

जिम जैमर

पोलैंड के क्राको में जगियेलोनियन विश्वविद्यालय के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी माइकल एकस्टीन को एक कहानी के साथ जैमिंग का वर्णन करना पसंद है। इसके नायक क्वांटम यांत्रिकी, ऐलिस और बॉब की व्याख्या के क्लासिक पात्र हैं।

“मान लीजिए कि आपके पास ऐलिस और बॉब हैं, और वे एक जादूगर, जिम द जैमर से मिलते हैं,” एकस्टीन ने कहा। “जादूगर कहता है, ‘मेरे पास दो गेंदें हैं; एक सफेद है, और एक काली है।'”

गेंदें उलझे हुए कणों की एक जोड़ी के लिए खड़ी होती हैं। यदि दो कण उलझे हुए हैं, तो उनमें एक गुण होता है जो किसी तरह से जुड़ा होता है – यदि आप पहले कण को ​​मापते हैं और पाते हैं कि उसका स्पिन ऊपर है, उदाहरण के लिए, दूसरे कण का स्पिन अनिवार्य रूप से नीचे होगा, और इसके विपरीत। यह तब भी सत्य है, जब दूसरा कण ब्रह्मांड के आधे रास्ते पर हो। यहां गेंदें इस प्रकार जुड़ी हुई हैं कि यदि एक सफेद है, तो दूसरी हमेशा काली रहेगी।