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RRI क्वांटम तकनीक ने एक qubit का उपयोग करके प्रमाणित यादृच्छिकता हासिल की

स्रोत:द हिंदू ↗

क्यों मायने रखता है

क्वांटम कंप्यूटिंग और संचार UPSC पाठ्यक्रम के स्पष्ट विषय हैं, और 'qubit' शब्द को सीधे प्रिलिम्स 2022 में पूछा गया था। वास्तविक, प्रमाणित रैंडमनेस (randomness) उत्पन्न करना आधुनिक युग में मजबूत साइबर सुरक्षा के लिए मौलिक है, विशेष रूप से तब जब पारंपरिक एन्क्रिप्शन तंत्र (classical encryption mechanisms) उन्नत क्वांटम कंप्यूटरों से खतरों का सामना कर रहे हैं। यह उपलब्धि अत्याधुनिक विज्ञान के क्षेत्र में भारत की घरेलू R&D प्रगति को रेखांकित करती है।

सारांश

बेंगलुरु स्थित रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (RRI) के शोधकर्ताओं ने केवल एक एकल क्वांटम बिट (qubit) का उपयोग करके "प्रमाणित यादृच्छिकता" (certified randomness) उत्पन्न करने की एक अभिनव तकनीक विकसित की है। प्रमाणित यादृच्छिकता—संख्याओं की वास्तविक रूप से अप्रत्याशित श्रृंखला उत्पन्न करने की क्षमता—सुरक्षित क्रिप्टोग्राफी, विशेष रूप से क्वांटम की डिस्ट्रीब्यूशन (QKD) के लिए एक मौलिक आवश्यकता है। हालांकि यह साबित करना कि संख्याएं मौलिक रूप से यादृच्छिक हैं, आमतौर पर गणितीय और भौतिक रूप से संसाधन-गहन कार्य होता है, लेकिन केवल एक qubit के साथ इसे प्राप्त करना क्वांटम संचार प्रोटोकॉल के लिए आवश्यक हार्डवेयर जटिलता को काफी कम कर देता है। यह वैज्ञानिक सफलता क्वांटम क्रिप्टोग्राफिक सिस्टम की दक्षता और स्केलेबिलिटी को बढ़ाती है, जो नेशनल क्वांटम मिशन (National Quantum Mission) जैसी पहलों के तहत अगली पीढ़ी की साइबर सुरक्षा और क्वांटम तकनीक में भारत की उभरती क्षमताओं में सीधे योगदान देती है।

मुख्य बिंदु

  • रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (RRI) के शोधकर्ताओं ने एकल क्वांटम बिट (qubit) का उपयोग करके प्रमाणित रैंडमनेस (certified randomness) उत्पन्न करने की एक विधि का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया है।
  • प्रमाणित यादृच्छिकता (Certified randomness) मौलिक रूप से अप्रत्याशित संख्याओं का उत्पादन सुनिश्चित करती है, जो सुरक्षित क्रिप्टोग्राफी और क्वांटम की डिस्ट्रीब्यूशन (QKD) के लिए अत्यंत आवश्यक है।
  • केवल एक qubit के साथ इसे हासिल करना मल्टी-qubit प्रणालियों की तुलना में भौतिक हार्डवेयर की जटिलता को काफी कम कर देता है, जिससे यह एक अधिक कुशल और स्केलेबल समाधान बन जाता है।
  • यह उपलब्धि क्वांटम संचार और भविष्य के लिए सुरक्षित (future-proof) साइबर सुरक्षा ढांचे के क्षेत्र में भारत की घरेलू क्षमताओं के लिए एक महत्वपूर्ण प्रगति को दर्शाती है।

महत्वपूर्ण शब्द

राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM)

₹6,003 करोड़ की एक केंद्रीय पहल (2023-2031) जिसका उद्देश्य क्वांटम कंप्यूटर, संचार, सेंसिंग और मैटेरियल्स विकसित करना है, ताकि भारत को क्वांटम टेक्नोलॉजी के क्षेत्र में एक वैश्विक लीडर बनाया जा सके।

UPSC context

GS पेपर 3 (S&T); स्वदेशी तकनीक विकास और उभरते क्षेत्रों में सरकारी नीतियों से संबंधित विषयों के लिए महत्वपूर्ण।

Source
क्वांटम की डिस्ट्रीब्यूशन (QKD)

एन्क्रिप्शन कुंजियों (encryption keys) को वितरित करने के लिए क्वांटम मैकेनिक्स का उपयोग करने वाली एक सुरक्षित संचार पद्धति। यह ईव्सड्रॉपिंग (eavesdropping) का पता लगा लेती है क्योंकि क्वांटम अवस्थाओं को मापने से अनिवार्य रूप से उनमें व्यवधान उत्पन्न होता है।

UPSC context

GS पेपर 3 (साइबर सुरक्षा/IT); डेटा सुरक्षा और भविष्य-सुरक्षित एन्क्रिप्शन पर चर्चा के लिए प्रासंगिक।

Source
क्यूबिट

क्वांटम सूचना की मूलभूत इकाई। क्लासिकल बिट्स (0 या 1) के विपरीत, क्यूबिट्स (qubits) दोनों अवस्थाओं को एक साथ दर्शाने के लिए सुपरपोजिशन (superposition) का उपयोग करते हैं, जिससे घातांकीय (exponential) प्रोसेसिंग शक्ति प्राप्त होती है।

UPSC context

GS पेपर 3 (S&T); क्वांटम कंप्यूटिंग और पारंपरिक प्रणालियों (classical systems) की तुलना में इसके लाभों को समझने के लिए अनिवार्य तकनीकी अवधारणा।

Source
प्रमाणित यादृच्छिकता

क्वांटम प्रक्रियाओं से प्राप्त वास्तव में अप्रत्याशित संख्याओं का उत्पादन, जिन्हें लेगेट-गर्ग इनइक्वलिटी (Leggett-Garg inequality) जैसे भौतिक परीक्षणों के माध्यम से गणितीय रूप से रैंडम सिद्ध किया गया है।

UPSC context

GS पेपर 3 (साइबर सुरक्षा); उच्च-सुरक्षा क्रिप्टोग्राफिक प्रोटोकॉल और हैक-प्रूफ प्रमाणीकरण प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण।

Source
लेगेट-गर्ग असमानता (LGI)

एक गणितीय परीक्षण जिसका उपयोग समय के साथ एक एकल प्रणाली (single system) में क्लासिकल और क्वांटम व्यवहार के बीच अंतर करने के लिए किया जाता है; इसका उल्लंघन वास्तविक क्वांटम रैंडमनेस की पुष्टि करता है।

UPSC context

GS Paper 3 (S&T); उन्नत भारतीय अनुसंधान सफलताओं से संबंधित परीक्षण की जाने वाली उच्च-स्तरीय अवधारणाओं का प्रतिनिधित्व करता है।

Source
रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (RRI)

बेंगलुरु स्थित एक स्वायत्त अनुसंधान संस्थान जिसकी स्थापना नोबेल पुरस्कार विजेता सर सी.वी. रमन (1948) द्वारा की गई थी; यह भारत के क्वांटम अनुसंधान के लिए एक प्रमुख संस्थान है।

UPSC context

GS पेपर 3 (S&T में भारतीय उपलब्धियां); नेशनल क्वांटम मिशन (National Quantum Mission) को सुगम बनाने वाले संस्थानों के तहत परीक्षण किया गया।

Source

प्रारंभिक ट्रैप

QKD ईव्सड्रॉपर्स को भौतिक रूप से क्वांटम संकेतों को इंटरसेप्ट करने से रोककर डेटा को सुरक्षित रूप से प्रसारित करता है।

QKD एन्क्रिप्शन कुंजी (encryption key) को प्रसारित करता है, न कि स्वयं डेटा को। इसके अलावा, यह भौतिक रूप से इंटरसेप्शन (interception) को नहीं रोकता है; बल्कि, इंटरसेप्शन क्वांटम स्थिति (quantum state) को बदल देता है, जिससे उपयोगकर्ताओं को तुरंत इसकी सूचना मिल जाती है।

संबंधित अवधारणाएँ

Science & Tech - Quantum Mechanics

क्वांटम की डिस्ट्रीब्यूशन (QKD) सुरक्षित संचार को कैसे सुनिश्चित करता है?

  • कुंजी, डेटा नहीं: QKD क्वांटम कणों (जैसे फोटॉन) का उपयोग करके सुरक्षित रूप से क्रिप्टोग्राफिक कीज़ (cryptographic keys) वितरित करता है, जिनका उपयोग बाद में क्लासिकल डेटा स्ट्रीम को एनक्रिप्ट करने के लिए किया जाता है।
  • प्रेक्षक प्रभाव: किसी क्वांटम अवस्था का मापन उसे परिवर्तित कर देता है। जासूसी का कोई भी प्रयास क्यूबिट (qubit) की अवस्था को बदल देता है, जिससे पता लगाने योग्य त्रुटियाँ उत्पन्न होती हैं और उपयोगकर्ताओं को सचेत कर देती हैं।
  • नो-क्लोनिंग प्रमेय: क्वांटम यांत्रिकी यह निर्धारित करती है कि किसी अज्ञात क्वांटम अवस्था की सटीक प्रतिलिपि (copy) नहीं बनाई जा सकती है, जो हैकर्स को कुंजी (key) की नकल करने से रोकता है।
GS-3 Science & Technology Policies

नेशनल क्वांटम मिशन (NQM) का संरचनात्मक ढांचा क्या है?

  • अवधि और बजट: विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (DST) के तहत ₹6,000 करोड़ से अधिक के परिव्यय के साथ 2023 से 2031 तक कार्यान्वित।
  • विषयगत हब: प्रमुख शैक्षणिक और R&D संस्थानों में कंप्यूटिंग (Computing), संचार (Communication), सेंसिंग और मेट्रोलॉजी (Sensing & Metrology) तथा सामग्री और उपकरण (Materials & Devices) पर केंद्रित चार हब (hubs) स्थापित करता है।
  • रणनीतिक लक्ष्य: इसका लक्ष्य मध्यम-स्तर के क्वांटम कंप्यूटर (50-1000 फिजिकल क्यूबिट्स) विकसित करना और 2000 किमी से अधिक की दूरी पर सुरक्षित उपग्रह-आधारित क्वांटम संचार स्थापित करना है।

अंतर-विषय पैटर्न

  • क्वांटम खतरे बनाम क्वांटम सुरक्षा

    जहाँ क्वांटम कंप्यूटिंग पारंपरिक RSA एन्क्रिप्शन (GS-3 साइबर सुरक्षा) के लिए खतरा उत्पन्न करता है, वहीं QKD और सिंगल-क्यूबिट सर्टिफाइड रैंडमनेस भविष्य के अभेद्य डिजिटल नेटवर्क के लिए मौलिक भौतिकी-आधारित समाधान प्रदान करते हैं।

  • NQM में हार्डवेयर का स्थानीयकरण

    RRI की यह उपलब्धि सीधे तौर पर GS-3 'प्रौद्योगिकी का स्वदेशीकरण' (Indigenization of Technology) से जुड़ती है। मात्र एक क्यूबिट (qubit) के साथ रैंडमनेस उत्पन्न करना भौतिक हार्डवेयर की जटिलता को काफी कम कर देता है, जिससे आयातित क्वांटम इंफ्रास्ट्रक्चर पर निर्भरता कम होती है।

2026 Prelims के एक बहु-कथनीय (multi-statement) प्रश्न में 'certified randomness' और 'observer effect' पर QKD की निर्भरता का परीक्षण किए जाने की संभावना है।

संबद्ध PYQ · 3

संबद्ध PYQ · 3

  • 2022PrelimsGS1

    Which one of the following is the context in which the term "qubit" is mentioned ?

  • 2016MainsGS3

    Discuss India's achievements in the field of Space Science and Technology. How the application of this technology has helped India in its socio-economic development?

  • 2017MainsGS3

    Discuss the potential threats of Cyber attack and the security framework to prevent it.