क्वांटम प्रौद्योगिकी और राष्ट्रीय क्वांटम मिशन: पूरे नोट्स

सही उत्तर B, विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग है। केंद्रीय मंत्रिमंडल ने 19 अप्रैल 2023 को इस मिशन को मंजूरी दी और इसका क्रियान्वयन उसी विभाग को सौंपा, जो इसे अग्रणी शैक्षणिक संस्थानों में बने चार विषयगत केंद्रों के माध्यम से चलाता है। विकल्प A गलत है क्योंकि परमाणु ऊर्जा विभाग नाभिकीय बिजली, नाभिकीय अनुसंधान केंद्र और संबंधित अनुप्रयोग देखता है, और यहां वह नोडल एजेंसी नहीं है। विकल्प C गलत है क्योंकि अंतरिक्ष विभाग, जो भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन चलाता है, अपनी ओर से क्वांटम कुंजी वितरण का प्रदर्शन कर चुका है पर मिशन का क्रियान्वयन नहीं करता। विकल्प D गलत है क्योंकि इलेक्ट्रॉनिकी और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय अर्धचालक तथा कृत्रिम बुद्धिमत्ता के कार्यक्रम चलाता है, जो अलग धारा है। हर मिशन को उसके नोडल विभाग से जोड़कर याद रखें, क्योंकि प्रश्न का सामान्य प्रारूप यही है।

सही उत्तर B, 50 से 1,000 भौतिक क्यूबिट है। मंत्रिमंडल द्वारा मिशन को मंजूरी देते समय यही प्रमुख लक्ष्य बताया गया था, और इसे किसी एक डिजाइन के बजाय एक से अधिक हार्डवेयर मंचों पर प्राप्त करना है, जिनमें अतिचालक तथा प्रकाशिक प्रौद्योगिकी शामिल हैं। इस परास को मध्यम स्तर इसलिए कहते हैं कि इतने आकार की मशीनें शोध के लिए उपयोगी होने जितनी बड़ी तो हैं, पर त्रुटि सुधार वाली कलनविधियां पूरी शक्ति से चलाने के लिए अब भी छोटी हैं। विकल्प A गलत है क्योंकि मिशन बनते समय कुछ दर्जन क्यूबिट की मशीनें विश्व में पहले से मौजूद थीं, इसलिए वह कोई लक्ष्य ही नहीं होता। विकल्प C गलत है क्योंकि एक हजार बताई गई परास का ऊपरी छोर है, निचला नहीं। विकल्प D गलत है क्योंकि किसी राष्ट्रीय कार्यक्रम ने आठ वर्षों के लिए दसियों हजार भौतिक क्यूबिट का लक्ष्य नहीं रखा है।

सही उत्तर B, भारतीय विज्ञान संस्थान, बेंगलुरु है। मिशन इस क्षेत्र को चार विषयगत केंद्रों में बांटता है, और क्वांटम कंप्यूटिंग भारतीय विज्ञान संस्थान को सौंपी गई। विकल्प A गलत है क्योंकि भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान मद्रास क्वांटम संचार का केंद्र है, जिसमें तंतु और उपग्रह से क्वांटम कुंजी वितरण आता है। विकल्प C गलत है क्योंकि भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान बॉम्बे क्वांटम संवेदन और मापिकी का केंद्र है, वह शाखा जो परमाणु घड़ियां, चुंबकत्वमापी तथा गुरुत्वमापी बनाती है। विकल्प D गलत है क्योंकि भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान दिल्ली क्वांटम पदार्थ और उपकरण का केंद्र है, जो वे अतिचालक, सांस्थितिक पदार्थ तथा एकल फोटॉन स्रोत बनाता है जिन पर शेष तीनों शाखाएं निर्भर हैं। चारों को एक समूह के रूप में याद रखें, क्योंकि प्रश्न प्रायः इनमें से दो आपस में बदल देते हैं।

सही उत्तर B, अध्यारोपण है। चिरसम्मत बिट को या तो शून्य होना पड़ता है या एक, पर क्यूबिट मापे जाने तक दोनों अवस्थाओं का संयोजन धारण कर सकता है, और इसी से n क्यूबिट का रजिस्टर दो की घात n अवस्थाएं एक साथ दर्शा पाता है। विकल्प A गलत है क्योंकि उलझाव वह अलग गुण है जिससे दो कण एक ही क्वांटम अवस्था साझा करते हैं, और एक को मापते ही दूसरे का परिणाम तत्काल निश्चित हो जाता है, चाहे वे कितनी भी दूर हों। विकल्प C गलत है क्योंकि विक्षोभ उपयोगी गुण का उल्टा है: यह क्यूबिट के परिवेश से क्रिया करने पर क्वांटम व्यवहार का खो जाना है और यही मुख्य अभियांत्रिक बाधा है। विकल्प D गलत है क्योंकि सुरंगन, अर्थात किसी कण का उस अवरोध के पार चले जाना जिसे वह चिरसम्मत रूप से पार नहीं कर सकता, एक बिल्कुल भिन्न क्वांटम प्रभाव है।

सही उत्तर B, बड़ी पूर्णांक संख्याओं का गुणनखंडन है। पीटर शोर ने यह कलनविधि 1994 में प्रकाशित की थी, और यह पर्याप्त बड़े क्वांटम कंप्यूटर को उस बड़ी संख्या के गुणनखंडन को तोड़ने देगी जिस पर आरएसए जैसी सार्वजनिक कुंजी कूटलेखन प्रणाली टिकी है। यही खतरा वह कारण है जिससे सरकारों और मानक निकायों ने उत्तर क्वांटम कूटलेखन पर काम शुरू किया है। विकल्प A गलत है क्योंकि अवर्गीकृत आंकड़ाकोष में खोज ग्रोवर कलनविधि का कार्य है, जिसे लव ग्रोवर ने 1996 में प्रकाशित किया और जो चरघातांकी नहीं बल्कि द्विघातीय तेजी देती है। विकल्प C गलत है क्योंकि क्रमबद्ध करना ऐसी समस्या नहीं जिसमें क्वांटम कंप्यूटरों को कोई प्रसिद्ध बढ़त हो। विकल्प D गलत है क्योंकि चित्र संपीडन चिरसम्मत संकेत प्रसंस्करण का कार्य है जिसमें इस महत्व की कोई क्वांटम कलनविधि नहीं है। जोड़ी स्पष्ट रखें: शोर गुणनखंडन, ग्रोवर खोज।

सही उत्तर B, अज्ञात क्वांटम अवस्था की नकल नहीं बनाई जा सकती और उसे मापने से वह बदल जाती है है। असंक्लोनन प्रमेय किसी अज्ञात अवस्था की ठीक नकल पर रोक लगाती है, और कोई भी माप अवस्था बदल देता है, इसलिए चैनल पर छिपा श्रोता अनिवार्य रूप से ऐसे सांख्यिकीय निशान छोड़ता है जिन्हें दोनों वैध पक्ष अपनी कुंजी का नमूना मिलाने पर पकड़ लेते हैं। चार्ल्स बेनेट और गिल्स ब्रासार्ड का बीबी84 प्रोटोकॉल, जो 1984 में प्रस्तावित हुआ, ठीक इसी पर बना है। विकल्प A गलत है क्योंकि दोहरा कूटलेखन चिरसम्मत उपाय है और इस विधि की सुरक्षा का कारण नहीं है। विकल्प C गलत है क्योंकि संकेत की गति का गोपनीयता से कोई संबंध नहीं। विकल्प D गलत है क्योंकि क्वांटम कुंजी वितरण साधारण प्रकाशिक तंतु और मुक्त आकाश कड़ियों पर चलता है, जिन तक कोई भी ग्राही भौतिक रूप से पहुंच सकता है; सुरक्षा भौतिकी में है, चैनल छिपाने में नहीं।

सही उत्तर B, 6,003.65 करोड़ रुपये है। केंद्रीय मंत्रिमंडल ने यह राशि 19 अप्रैल 2023 को 2023-24 से 2030-31 की अवधि के लिए, अर्थात आठ वर्ष के विस्तार के लिए मंजूर की, और इसी के भीतर विज्ञान तथा प्रौद्योगिकी विभाग मिशन चलाता है। विकल्प A गलत है क्योंकि एक हजार करोड़ स्वीकृत आंकड़े से बहुत कम है और उससे चार विषयगत केंद्र तथा उनके हार्डवेयर कार्यक्रम नहीं चल सकते। विकल्प C गलत है क्योंकि दस हजार करोड़ एक गोल संख्या है जिसका अभ्यर्थी प्रायः अनुमान लगाते हैं, पर स्वीकृत परिव्यय यह नहीं है। विकल्प D गलत है क्योंकि पच्चीस हजार करोड़ इस मिशन के बजाय कहीं बड़े औद्योगिक कार्यक्रमों के स्तर की राशि है। परीक्षा कक्ष में साथ ले जाने योग्य तीन आंकड़े हैं: तिथि 19 अप्रैल 2023, परिव्यय 6,003.65 करोड़ रुपये और अवधि 2030-31 तक।

सही उत्तर B, 1984 है। चार्ल्स बेनेट और गिल्स ब्रासार्ड ने इसी वर्ष यह प्रोटोकॉल प्रस्तावित किया, और बीबी84 नाम उनके आद्याक्षरों के साथ वर्ष जोड़कर बना है। यह बताता है कि दो पक्ष यादृच्छिक रूप से चुने गए ध्रुवण आधारों में एकल फोटॉन भेजकर और फिर सार्वजनिक रूप से यह मिलाकर कि उन्होंने कौन से आधार प्रयोग किए, साझा गुप्त कुंजी कैसे बना सकते हैं, शेष को छोड़ देते हुए। विकल्प A गलत है क्योंकि 1974 किसी और संदर्भ में याद किया जाता है, उस वर्ष बैंकिंग पर्यवेक्षण की बेसल समिति बनी थी, और यहां इसका कोई संबंध नहीं। विकल्प C गलत है क्योंकि 1994 में पीटर शोर ने अपनी गुणनखंडन कलनविधि प्रकाशित की थी, जो कूटलेखन को सुरक्षित करने का प्रोटोकॉल नहीं बल्कि चिरसम्मत कूटलेखन के लिए खतरा है। विकल्प D गलत है क्योंकि 2004 बहुत बाद का है; तब तक तंतु पर क्वांटम कुंजी वितरण दिखाया जा चुका था।

सही उत्तर C, चीन है। माइशस 2016 में छोड़ा गया और इसका उपयोग उपग्रह तथा भू स्टेशनों के बीच क्वांटम कुंजी वितरण, तथा प्रकाशिक तंतु से कहीं अधिक दूरी पर उलझाव वितरण दिखाने में हुआ, क्योंकि तंतु लंबी दूरी पर फोटॉन तेजी से खो देता है। इस उपग्रह का नाम एक प्राचीन चीनी दार्शनिक के नाम पर है। विकल्प A गलत है क्योंकि संयुक्त राज्य अमेरिका ने कंप्यूटिंग तथा उत्तर क्वांटम कूटलेखन में बड़े कार्यक्रम चलाए हैं, पर यह उपग्रह नहीं छोड़ा। विकल्प B गलत है क्योंकि रूस के नाम ऐसा कोई समर्पित क्वांटम उपग्रह नहीं है। विकल्प D गलत है क्योंकि जापान ने तंतु पर क्वांटम संचार में उल्लेखनीय काम किया है, पर कक्षा में पहला नहीं पहुंचा। राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के अंतर्गत भारत का अपना लक्ष्य भू स्टेशनों के बीच 2,000 किलोमीटर पर उपग्रह आधारित सुरक्षित क्वांटम संचार है।

सही उत्तर D, क्वांटम कृषि है, जो इस क्षेत्र की कोई मान्यता प्राप्त शाखा नहीं है और मिशन का भाग नहीं है। चार विषयगत क्षेत्र, हर एक अपने केंद्र के साथ, ये हैं: भारतीय विज्ञान संस्थान बेंगलुरु में क्वांटम कंप्यूटिंग, भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान मद्रास में क्वांटम संचार, भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान बॉम्बे में क्वांटम संवेदन और मापिकी, तथा भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान दिल्ली में क्वांटम पदार्थ और उपकरण। विकल्प A उत्तर के रूप में गलत है क्योंकि क्वांटम कंप्यूटिंग इन क्षेत्रों में पहला है। विकल्प B गलत है क्योंकि क्वांटम संचार, जिसमें तंतु और उपग्रह से क्वांटम कुंजी वितरण आता है, दूसरा है। विकल्प C गलत है क्योंकि क्वांटम संवेदन और मापिकी, जो परमाणु घड़ियां, चुंबकत्वमापी तथा गुरुत्वमापी देती है, तीसरा है। चौथा, पदार्थ और उपकरण, शेष सबके लिए हार्डवेयर जुटाता है।