क्वांटम सैटेलाइट

संदर्भ

हाल ही में राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (National Quantum Mission-NQM) के मिशन गवर्निंग बोर्ड के अध्यक्ष ने घोषणा की कि भारत क्वांटम संचार को सक्षम करने के लिए अगले 2-3 वर्षों के भीतर एक क्वांटम उपग्रह लॉन्च करने की योजना बना रहा है।

क्वांटम सैटेलाइट (Quantum Satellite) के बारे में 

• क्वांटम उपग्रह एक प्रकार का संचार उपग्रह है, जो अपने संकेतों को सुरक्षित करने के लिए क्वांटम भौतिकी के सिद्धांतों का लाभ उठाता है।
• उदाहरण: वर्ष 2016 में चीन द्वारा लॉन्च किया गया माइकियस (Micius) दुनिया का पहला क्वांटम संचार उपग्रह था।
  • यह सुरक्षित संचार के लिए उलझे हुए फोटॉनों के जोड़े उत्पन्न करता है, जो एंटैंगलमेंट का उपयोग करके सुरक्षित क्वांटम क्रिप्टोग्राफी की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करता है।
• क्यूनाटम उपग्रह (Qunatum Satellite) क्वांटम कुंजी वितरण (Quantum Key Distribution-QKD) को सक्षम करेगा, जो एक ऐसी प्रक्रिया है, जो छिपकर सुनने के प्रयासों का पता लगाकर और समझौता किए गए प्रसारण को रोककर सुरक्षित क्वांटम संचार सुनिश्चित करती है।
• उद्देश्य: कई नेटवर्क के माध्यम से लंबी दूरी पर प्रेषित संदेशों के अनधिकृत अवरोधन को रोककर सुरक्षित संचार को सक्षम बनाता है।
• प्रासंगिकता: क्वांटम कंप्यूटरों के आगमन से वर्तमान सुरक्षा प्रौद्योगिकियों, जैसे क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा, के लिए खतरा उत्पन्न हो गया है, जो एन्क्रिप्शन कुंजियों की सुरक्षा के लिए जटिल गणितीय समस्याओं पर निर्भर करती हैं।

क्वांटम उपग्रह बनाम पारंपरिक उपग्रह

विशेषता	क्वांटम सैटेलाइट	पारंपरिक उपग्रह
कोर प्रौद्योगिकी	क्वांटम यांत्रिकी (जैसे, सुपरपोजिशन, एंटैंगलमेंट)	क्लासिकल फिजिक्स
बेसिक कार्यक्रम	सुरक्षित संचार (क्वांटम कुंजी वितरण)	विभिन्न अनुप्रयोग: संचार, नेविगेशन, सुदूर संवेदन, आदि।
डेटा ट्रांसमिशन	क्वांटम अवस्थाओं (क्यूबिट) में सूचना को एनकोड करता है।	जानकारी को क्लासिकल बिट्स में एनकोड करता है।
सुरक्षा	छिपकर सुनने के विरुद्ध बिना शर्त सुरक्षा	सुरक्षा क्रिप्टोग्राफ़िक एल्गोरिदम पर निर्भर करती है।
वर्तमान स्थिति	मुख्यतः प्रायोगिक	व्यापक अनुप्रयोगों के साथ परिपक्व प्रौद्योगिकी
चुनौतियाँ	संचरण और प्राप्ति के दौरान क्वांटम अवस्थाओं को बनाए रखने में तकनीकी चुनौतियाँ	क्वांटम कंप्यूटिंग हमलों की तकनीकी सीमाएँ और संभावित कमजोरियाँ

क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत शामिल हैं:

मुख्य सिद्धांत	विवरण
सुपरपोजिशन	वह अवस्था, जिसमें एक क्वांटम कण न केवल एक संभावना, बल्कि कई संभावनाओं के संयोजन का प्रतिनिधित्व कर सकता है।
क्वांटम एंटैंगलमेंट (Quantum Entanglement)	क्वांटम कण भौतिक रूप से इस तरह से परस्पर क्रिया करते हैं कि प्रत्येक की क्वांटम अवस्था को स्वतंत्र रूप से वर्णित नहीं किया जा सकता है। क्वांटम प्रणालियों को किसी भी संभावित क्लासिकल व्यवहार की तुलना में अधिक मजबूत सहसंबंध प्रदर्शित करने में सक्षम बनाता है।
क्वांटम हस्तक्षेप (Quantum Interference)	क्वांटम कणों की तरंग जैसी विशेषताएँ विभिन्न संभाव्यता स्थितियों के बीच हस्तक्षेप प्रभाव उत्पन्न करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप तरंगों में देखे जाने वाले हस्तक्षेप प्रभावों के अनुरूप रचनात्मक या विनाशकारी हस्तक्षेप हो सकता है।
क्वांटम टनलिंग (Quantum Tunneling)	क्लासिकल फिजिक्स के अनुसार, कणों की बाधाओं को पार करने की क्षमता, जबकि उनके पास ऐसा करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है। यह सिद्धांत क्वांटम डॉट्स जैसे क्वांटम कंप्यूटर हार्डवेयर के कामकाज के लिए महत्त्वपूर्ण है।

क्वांटम संचार के बारे में

• क्वांटम संचार सूचना को सुरक्षित रूप से संचारित करने और उसमें परिवर्तन करने के लिए क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों का लाभ उठाता है।
• यह सूचना के सुरक्षित संचरण और परिवर्तन को सक्षम करने के लिए क्वांटम सिस्टम के अद्वितीय गुणों, जैसे सुपरपोजिशन और एंटैंगलमेंट का उपयोग करता है।

क्वांटम संचार में तंत्र

• क्वांटम मापन: क्वांटम सिस्टम का कोई भी मापन इसकी स्थिति को बदल देता है, जिससे छिपकर सुनने की क्षमता का पता चलता है।
• क्वांटम एंटैंगलमेंट: एक एंटैंगल्ड फोटॉन में परिवर्तन तुरंत ही इसके जोड़े को प्रभावित करता है, जिससे सुरक्षित संचार सुनिश्चित होता है।

क्वांटम उपग्रह कार्यान्वयन में चुनौतियाँ

• प्रमाणीकरण संबंधी मुद्दे: QKD में ट्रांसमिशन के स्रोत को सत्यापित करने के लिए तंत्र का अभाव है।
• हार्डवेयर सीमाएँ: क्वांटम संचार उपकरणों को अपग्रेड करने और पैच करने में कठिनाइयाँ।
• डिनाइल ऑफ सर्विस (DoS) का जोखिम: गुप्त रूप से सुनने वाले लोग निरस्तीकरण तंत्र को सक्रिय करके प्रसारण को बाधित कर सकते हैं।
• बुनियादी ढाँचे की लागत: QKD नेटवर्क के लिए उच्च सेटअप और रखरखाव लागत। 
• सिग्नल ह्रास: वायुमंडलीय और दूरी-संबंधी क्षीणन फोटॉन संचरण विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।

राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (National Quantum Mission-NQM) राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (National Quantum Mission-NQM) की स्थापना भारत सरकार द्वारा वर्ष 2023 में आठ वर्षों की अवधि के लिए 6003.65 करोड़ रुपये के बजट के साथ की गई थी। इस मिशन का उद्देश्य क्वांटम प्रौद्योगिकियों में अनुसंधान और विकास को बढ़ावा देना है, जिसमें क्वांटम कंप्यूटर, सेंसर और संचार प्रणाली विकसित करने पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा। NQM के उद्देश्य क्वांटम प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाना: अगली पीढ़ी के संचार और संवेदन प्रणालियों के लिए क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग करना। सुरक्षा बढ़ाना: एन्क्रिप्टेड संचार को अवरोधन के प्रति लचीला बनाना, विशेष रूप से क्वांटम कंप्यूटिंग के युग में। अनुसंधान और विकास: केंद्रित अनुसंधान और उपग्रह आधारित प्रयोग के माध्यम से भारत को क्वांटम प्रौद्योगिकियों में वैश्विक नेता के रूप में स्थापित करना।

क्वांटम सैटेलाइट तकनीक में भारत की प्रगति

• बंगलूरू में रमन रिसर्च इंस्टिट्यूट में किए गए अध्ययनों में हानले, लद्दाख को उपग्रह आधारित क्वांटम संचार प्रणाली स्थापित करने के लिए एक इष्टतम स्थल के रूप में पहचाना गया है, क्योंकि यहाँ सिग्नल हानि कम है।
• भारत का राष्ट्रीय क्वांटम मिशन तकनीकी और तार्किक चुनौतियों पर नियंत्रण पाने पर ध्यान केंद्रित करने के लिए तैयार है।

आगे की राह 

हालाँकि क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में अपार संभावनाएँ हैं, विशेषज्ञ इसे पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के साथ एकीकृत करने की वकालत करते हैं, जो क्वांटम कंप्यूटिंग हमलों का सामना करने के लिए डिजाइन की गई उन्नत क्लासिकल तकनीकें हैं। यह दृष्टिकोण क्वांटम युग में मजबूत और मापनीय सुरक्षा ढाँचे को सुनिश्चित करता है।

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