शास्त्रज्ञांनी सामान्य ऑप्टिकल फायबर क्वांटम कम्युनिकेशन चॅनेलमध्ये बदलण्यासाठी तंत्रज्ञान विकसित केले आहे

पुणे: इंटर-युनिव्हर्सिटी सेंटर फॉर ॲस्ट्रॉनॉमी अँड ॲस्ट्रोफिजिक्स (IUCAA), पुणे आणि जेपी इन्स्टिट्यूट ऑफ इन्फॉर्मेशन टेक्नॉलॉजी (JIIT) च्या शास्त्रज्ञांच्या चमूने PhotonSync हे नवीन तंत्रज्ञान विकसित केले आहे, जे पारंपारिक दूरसंचार ऑप्टिकल फायबरला क्वांटम-प्रिसिजन कम्युनिकेशन चॅनेल म्हणून कार्य करण्यास सक्षम करते.त्याच्या वैज्ञानिक महत्त्वाच्या पलीकडे, या यशाचा भारतासाठी प्रमुख धोरणात्मक आणि संरक्षण परिणाम आहेत, कारण ते सुमारे 2,000 किमीचे देशव्यापी फायबर-आधारित क्वांटम कम्युनिकेशन नेटवर्क स्थापन करण्याच्या सरकारच्या उद्दिष्टाला समर्थन देते. हे काम कम्युनिकेशन्स फिजिक्स या आंतरराष्ट्रीय जर्नलमध्ये प्रकाशित झाले आहे. PhotonSync साठी ट्रेडमार्क प्राप्त झाला आहे.ऑप्टिकल फायबर्स हे जागतिक इंटरनेट पायाभूत सुविधांचा कणा बनतात, परंतु क्वांटम कम्युनिकेशनमध्ये त्यांचा वापर दोन प्रमुख आव्हानांमुळे गंभीरपणे मर्यादित केला गेला आहे – वेळोवेळी लेझर फ्रिक्वेन्सी ड्रिफ्ट आणि कंपन आणि तापमान चढउतार यांसारख्या पर्यावरणीय घटकांद्वारे यादृच्छिक टप्प्याचा आवाज. हे व्यत्यय फायबरद्वारे प्रसारित होणारी नाजूक क्वांटम माहिती खराब करतात आणि नष्ट करतात.या मर्यादांवर मात करण्यासाठी, IUCAA मधील प्रिसिजन आणि क्वांटम मापन प्रयोगशाळेचे प्रमुख प्राध्यापक सुभदीप डे, त्यांचे पोस्टडॉक्टरल सहकारी स्टॅनले जॉन्सन आणि JIIT मधील प्राध्यापक अनिर्बन पाठक यांनी PhotonSync हार्डवेअर संपूर्णपणे भारतात विकसित केले. प्रणाली ऑप्टिकल फायबर आणि लेसर स्त्रोत दोन्ही रिअल टाइममध्ये स्थिर करते, एकाच वेळी फायबरमधून प्रवास करणाऱ्या फोटॉनची अवस्था आणि वारंवारता नियंत्रित करते.या दृष्टिकोनाचे स्पष्टीकरण देताना, संशोधक म्हणाले: “एक अरुंद-रेखा-रुंदीचा लेसर फायबरमध्ये इंजेक्ट केला गेला आणि रिअल टाईममध्ये सक्रिय फेज-नॉइज नुकसान भरपाईसह वारंवारता ड्रिफ्टसाठी सतत निरीक्षण केले गेले. शिवाय, फायबरमधून प्रकाश रेट्रो-परावर्तित केला गेला. या परत येणा-या सिग्नलमध्ये पर्यावरणीय आवाजाची संपूर्ण माहिती होती, जी डायनॅमिकली फीडबॅक सिस्टम वापरून योग्य होती.“संघाने प्रयोगशाळेच्या परिस्थितीच्या पलीकडे तंत्रज्ञानाचे प्रमाणीकरण केले. त्यांनी IUCAA कॅम्पसमध्ये 3.3-किमी फायबर लिंक तैनात केली आणि 71-किमी फायबर स्पूल वापरून अतिरिक्त चाचण्या घेतल्या. प्रयोगांनी दर्शविले की PhotonSync 47.5 डेसिबल पर्यंत फेज आवाज दाबू शकते आणि 10⁻¹⁶ पर्यंत उच्च वारंवारता स्थिरता प्राप्त करू शकते — प्रगत क्वांटम प्रयोगांसाठी इष्टतम मानली जाणारी पातळी. “स्थिरतेची पातळी म्हणजे फेज-कॉहेरंट फायबर (PCF) तयार करण्यासारखे आहे, ज्याचा अर्थ असा होतो की, आवश्यक असल्यास, मानक संप्रेषण पायाभूत सुविधा क्वांटम-ग्रेड चॅनेलमध्ये रूपांतरित केली जाऊ शकते,” प्रोफेसर डे म्हणाले.प्राध्यापक पाठक यांनी या कार्याचे व्यापक परिणाम अधोरेखित केले. “”GoI चे सुमारे 2,000 किमीचे फायबर-आधारित क्वांटम कम्युनिकेशन नेटवर्क तयार करण्याचे लक्ष्य आहे. प्रस्तावित नेटवर्कमध्ये ट्रस्ट नोड्स असतील. आता, प्रश्न असा आहे: विश्वासार्ह नोड्सशिवाय 1,000 किमी (जे भारतासारख्या मोठ्या देशांसाठी महत्त्वाचे आहे) क्वांटम की वितरण (QKD) करू शकते का? उत्तर होय आहे, जर ट्विन-फील्ड QKD (TFQKD) लागू केले जाऊ शकते, परंतु TFQKD ला उच्च-गुणवत्तेचे फेज स्थिरीकरण आवश्यक आहे. IUCAA आणि JIIT च्या शास्त्रज्ञांनी केलेल्या सध्याच्या कामात या समस्येचे निराकरण करण्यात आले आहे. विशेषतः, त्यांनी प्रायोगिकपणे फेज स्टेबिलायझेशनची एक पद्धत प्रदर्शित केली जी विद्यमान तंत्रांपेक्षा अधिक कार्यक्षम आहे,” त्यांनी एका प्रेस निवेदनात म्हटले आहे.संशोधकांनी एक फेज-स्टेबिलायझेशन पद्धत प्रदर्शित केली जी विद्यमान तंत्रांपेक्षा अधिक कार्यक्षम होती, ज्यामुळे लांब-अंतर, ट्रस्ट-नोड-मुक्त क्वांटम कम्युनिकेशनचा मार्ग मोकळा झाला.क्वांटम की वितरण माहिती-सैद्धांतिक सुरक्षा प्रदान करते, ज्यामुळे ते संरक्षण, अंतराळ मोहिमा, महत्त्वपूर्ण पायाभूत सुविधा आणि सुरक्षित सरकारी संप्रेषणांसाठी महत्त्वपूर्ण बनते.