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सामान्य अध्ययन-3: विज्ञान और प्रौद्योगिकी में भारतीयों की उपलब्धियाँ; देशज रूप से प्रौद्योगिकी का विकास और नई प्रौद्योगिकी का विकास, सूचना प्रौद्योगिकी और कम्प्यूटर के क्षेत्र में जागरूकता।
संदर्भ: भारत की पहली स्वदेशी क्वांटम कंप्यूटिंग परीक्षण सुविधा का शुभारंभ अमरावती स्थित SRM विश्वविद्यालय में 14 अप्रैल 2026 को आंध्र प्रदेश के मुख्यमंत्री द्वारा किया गया। ‘अमरावती क्वांटम रेफरेंस फैसिलिटी’ (AQRF) की स्थापना का उद्देश्य अमरावती क्वांटम वैली को क्वांटम कंप्यूटिंग के अंतरराष्ट्रीय हब के रूप में उभरने में सक्षम बनाना है।
अन्य संबंधित जानकारी:
• AQRF को ‘विश्व क्वांटम दिवस’ (14 अप्रैल) के अवसर पर लॉन्च किया गया, जो भारत के मुक्त, संप्रभु क्वांटम बुनियादी ढांचे की स्थापना का प्रतीक है। इसमें दो अलग-अलग प्लेटफॉर्म शामिल हैं—मेधा टावर्स में 1Q टेस्टबेड और SRM विश्वविद्यालय, अमरावती में 1S टेस्टबेड।
• इसे आंध्र प्रदेश सरकार के प्रमुख ‘क्वांटम टेक्नोलॉजी हब’ के तहत लॉन्च किया गया था, जो भारत के ‘राष्ट्रीय क्वांटम मिशन’ के अंतर्गत आता है।
• एक राष्ट्रीय कंसोर्टियम के तहत विकसित इस परियोजना में टाटा इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल रिसर्च (TIFR), भारतीय विज्ञान संस्थान (IISc), IIT बॉम्बे और DRDO जैसे प्रमुख संस्थान शामिल हैं, साथ ही क्यूबिटेक और क्यूबिट फ़ोर्स जैसे उद्योग जगत के भागीदारों का भी योगदान है।
• यहाँ एक IBM 133-क्यूबिट क्वांटम कंप्यूटर होगा और इसने 80 से अधिक उद्योग और शैक्षणिक भागीदारी स्थापित की है, जो इसे अग्रणी वैश्विक क्वांटम हब के रूप में स्थापित करता है।
• AQRF का शुभारंभ एक स्वदेशी हार्डवेयर घटक को जोड़ता है, जो इस इकोसिस्टम के भीतर मौजूदा क्वांटम क्लाउड, कौशल और नवाचार बुनियादी ढांचे का पूरक है।
राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM) के बारे में
• केंद्रीय मंत्रिमंडल द्वारा 19 अप्रैल 2023 को अनुमोदित यह मिशन 2023-24 से 2030-31 की अवधि के लिए निर्धारित है, जिसके लिए ₹6,003.65 करोड़ का बजट आवंटित किया गया है।
• इसका उद्देश्य क्वांटम प्रौद्योगिकी (QT) के क्षेत्र में वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुसंधान एवं विकास (R&D) को प्रोत्साहित करना, उसे पोषित करना और विस्तृत करना है, साथ ही एक जीवंत और नवाचार इकोसिस्टम का निर्माण करना है।
• राष्ट्रीय क्वांटम मिशन, प्रधानमंत्री विज्ञान, प्रौद्योगिकी और नवाचार सलाहकार परिषद (PM-STIAC) के तहत नौ पहलों में से एक है, जिसका लक्ष्य भारत को क्वांटम प्रौद्योगिकी में वैश्विक अग्रणी के रूप में स्थापित करना है।
• इस मिशन के हिस्से के रूप में, चार विषयगत हब (T-Hubs) स्थापित किए गए हैं, जो 17 राज्यों और 2 केंद्र शासित प्रदेशों के 14 तकनीकी समूहों को एक साथ लाते हैं।
NQM के उद्देश्य
• क्वांटम कंप्यूटिंग विकास: विभिन्न प्लेटफार्मों जैसे सुपरकंडक्टिंग और फोटोनिक प्रौद्योगिकियों के माध्यम से चरणबद्ध तरीके से मध्यम स्तर के क्वांटम कंप्यूटरों का निर्माण करना— 20-50 क्यूबिट (3 वर्ष), 50-100 क्यूबिट (5 वर्ष), और 50-1000 क्यूबिट (8 वर्ष)।
• उपग्रह-आधारित क्वांटम संचार: भारत के भीतर 2000 किमी की सीमा तक ग्राउंड स्टेशनों के बीच क्वांटम-सुरक्षित संचार को सक्षम बनाना, जिसमें भविष्य में अंतरराष्ट्रीय सुरक्षित लिंक के लिए विस्तार की योजना शामिल है।
• अंतर-शहर क्वांटम की डिस्ट्रीब्यूशन (QKD): मौजूदा ऑप्टिकल फाइबर बुनियादी ढांचे पर ‘ट्रस्टेड नोड्स’ और ‘वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग’ का उपयोग करके 2000 किमी से अधिक के सुरक्षित संचार नेटवर्क स्थापित करना।
• मल्टी-नोड क्वांटम नेटवर्क: क्वांटम मेमोरी, एंटेंगल्मेंट स्वैपिंग और सिंक्रोनाइज़्ड क्वांटम रिपीटर्स का उपयोग करके स्केलेबल क्वांटम नेटवर्क (2-3 नोड्स) विकसित करना।
• क्वांटम सेंसिंग और परमाणु घड़ियाँ: उच्च-सटीकता वाले उपकरणों का विकास करना, जिसमें मैग्नेटोमीटर (परमाणु प्रणालियों में 1 फेम्टो-टेस्ला/√Hz; NV सेंटर्स में 1 पिको-टेस्ला/√Hz से बेहतर), गुरुत्वाकर्षण सेंसर (100 नैनो-मीटर/सेकंड² से बेहतर), और $10^{-19}$ भिन्नात्मक अस्थिरता वाली परमाणु घड़ियाँ शामिल हैं।
• क्वांटम सामग्री और उपकरण: सुपरकंडक्टर्स, नवीन अर्धचालक संरचनाओं और टोपोलॉजिकल सामग्रियों जैसे उन्नत पदार्थों को डिजाइन और संश्लेषित करना। इसके साथ ही कंप्यूटिंग, संचार और सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए क्यूबिट्स, सिंगल-फोटोन स्रोत/डिटेक्टर और एंटेंगल्ड फोटोन सिस्टम जैसे घटकों का निर्माण करना।
राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के तहत पहल
• क्वांटम-सुरक्षित इकोसिस्टम फ्रेमवर्क: भारत के डिजिटल बुनियादी ढांचे को क्वांटम खतरों से सुरक्षित और मजबूत करने के लिए एक रणनीतिक रोडमैप प्रदान करने हेतु एक संकल्पना पत्र तैयार किया गया है।
• DRDO की पहल: रक्षा अनुसंधान एवं विकास संगठन (DRDO), क्वांटम-प्रतिरोधी सुरक्षा योजनाओं के साथ-साथ क्वांटम-सुरक्षित सममित और असममित कुंजी क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम के डिजाइन और परीक्षण के लिए परियोजनाओं का नेतृत्व कर रहा है।
• SETS द्वारा प्रगति: मुख्य वैज्ञानिक सलाहकार (PSA) के कार्यालय के तहत ‘सोसायटी फॉर इलेक्ट्रॉनिक ट्रांजैक्शंस एंड सिक्योरिटी’ (SETS), पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी (PQC) अनुसंधान को आगे बढ़ा रही है। इसने ‘फास्ट आइडेंटिटी ऑनलाइन’ (FIDO) ऑथेंटिकेशन टोकन और इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) सुरक्षा जैसे अनुप्रयोगों के लिए PQC एल्गोरिदम लागू किए हैं।
• C-DOT के नवाचार: दूरसंचार विभाग (DoT) के तहत ‘सेंटर फॉर डेवलपमेंट ऑफ टेलीमैटिक्स’ (C-DOT) ने क्वांटम की डिस्ट्रीब्यूशन (QKD), पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी (PQC) और क्वांटम सुरक्षित वीडियो आईपी फोन जैसे समाधान विकसित किए हैं।
वैश्विक प्रतिस्पर्धात्मकता और रणनीतिक प्रभाव
• राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM) में भारत के प्रौद्योगिकी पारिस्थितिकी तंत्र को रूपांतरित करने और इसे वैश्विक स्तर पर प्रतिस्पर्धी बनाने की क्षमता है।
• यह संचार, स्वास्थ्य सेवा, वित्त और ऊर्जा के क्षेत्रों में प्रगति को गति देगा, जिसके अनुप्रयोग औषधि खोज, अंतरिक्ष अन्वेषण, बैंकिंग और सुरक्षा में देखने को मिलेंगे।यह डिजिटल इंडिया, मेक इन इंडिया, स्किल इंडिया, स्टैंड-अप इंडिया, स्टार्टअप इंडिया, आत्मनिर्भर भारत और सतत विकास लक्ष्यों (SDGs) जैसे प्रमुख राष्ट्रीय मिशनों को भी मजबूती प्रदान करेगा।
क्वांटम टेक्नोलॉजी में प्रमुख अवधारणाएं
| प्रमुख अवधारणाएं | व्याख्या |
| क्वांटम कंप्यूटिंग | यह जानकारी को संगृहीत और संसाधित करने के लिए ‘क्यूबिट्स’ नामक विशेष इकाइयों का उपयोग करता है। सामान्य कंप्यूटरों के विपरीत, जहाँ ‘बिट्स’ या तो 0 होते हैं या 1, क्यूबिट्स एक ही समय में 0 और 1 दोनों स्थितियों में मौजूद हो सकते हैं। |
| क्वांटम प्रौद्योगिकी | इसमें क्वांटम कंप्यूटिंग उपकरणों (जैसे क्वांटम कंप्यूटर) के निर्माण और डिजाइन के लिए आवश्यक हार्डवेयर, सॉफ्टवेयर, एल्गोरिदम और प्रोटोकॉल का विकास शामिल है। |
| क्वांटम प्रौद्योगिकी के सिद्धांत | यह बड़े पैमाने की गणनाओं में उच्च दक्षता प्राप्त करने के लिए क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों पर कार्य करता है, जिसमें सुपरपोजिशन, क्वांटम एंटेंगल्मेंट और व्यतिकरण (interference) शामिल हैं। |
| अध्यारोपण | यह एक ऐसी क्वांटम प्रणाली को संदर्भित करता है जो मापे जाने तक एक ही समय में कई अवस्थाओं में विद्यमान रहती है। एक बार प्रेक्षण करने के बाद, यह किसी एक निश्चित अवस्था में सिमट जाती है। |
| एन्टैंगलमेंट | यह एक ऐसी परिघटना है जिसमें दो उप-परमाण्विक कण दूरी की परवाह किए बिना एक-दूसरे से अंतर्संबंधित हो जाते हैं, जिससे एक कण में होने वाला परिवर्तन तुरंत दूसरे कण में प्रतिबिंबित होता है। यह प्रेषक और प्राप्तकर्ता के क्यूबिट्स को जोड़कर सुरक्षित क्वांटम संचार का आधार बनता है। |
| व्यतिकरण | यह क्वांटम अवस्थाओं का एक तरंग-समान अध्यारोपण है जो मापन के दौरान परिणामों की प्रायिकता को प्रभावित करता है। यह रचनात्मक या विनाशी हो सकता है, जो कम संभावित परिणामों को घटाकर और अधिक संभावित परिणामों को बढ़ाकर क्वांटम एल्गोरिदम में सटीकता सुधारने में मदद करता है। |