ක්වන්ටම් අන්තර්ජාලය වෙත දොරගුළු හැරේ

එක්සත් ජනපද බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ ආර්ගොන් ජාතික රසායනාගාරය සහ චිකාගෝ විශ්වවිද්‍යාලය, කවන්ටම් සහසම්බන්ධතාවය (entanglement) භාවිතයෙන් කි.මී. 83.7 ක් දුරින් පිහිටි ක්වන්ටම්-පුඩු ජාලයක් සකසන්නට සමත් වුණා.

මෙහි අර්ථය නම්, අද ඇති අන්තර්ජාලයට මෙන් වැඩි ගුණයක තොරතුරු ප්‍රමාණයක් සංසරණය කරන්නටත්, දැනටමත් නිපදවා ඇති ක්වන්ටම් පරිගණකවලට එකිනෙකා අතර ඍජුව දත්ත හුවමාරු කරගන්නටත් අවස්ථාව ලැබීම යි.

Bit වෙනුවට Qubit

කවන්ටම් සහසම්බන්ධතාවය කියන්නේ, කුඩා අංශු (ෆෝටෝන, නි‍යුට්‍රෝන, හෝ ඉලෙක්ට්‍රෝන) යුගලයක් හෝ කිහිපයක් ජනනය වන විට, අන්තර්ක්‍රියා කරන විට, ඒ යුගලයේ හෝ සියල්ලේම ක්වන්ටම් අවස්ථාවන් (states) එකම පද්ධතියක් සේ පවතින භෞතික සංසිද්ධියක්. මේවායේ විශේෂත්වය වන්නේ, අංශු විශාල දුරකින් වෙන් කළ විට පවා එය තනි පද්ධතියක් සේ පැවතීම යි.

ක්වන්ටම් අන්තර්ජාලය තුළ මෙසේ සැකසුණු qubit සංසරණය වන නිසා, දැනට භාවිතයේ ඇති bitවලට (0 සහ 1) වඩා වැඩි දත්ත ප්‍රමාණයක් දරන්නට හැකියාව ලැබෙනවා. එනම්, වැඩි bandwidth එකක් ලැබෙන නිසා සුපිරි ක්වන්ටම් පරිගණකවලට මහා පරිමාණ යෙදුම් ඉතාම පහසුවෙන් ධාවනය කරන්නට හැකියාව ලැබෙනවා.

මූලධර්මිකව නවමු ආකාරයකින් පරිගණක, පරිගණක ජාල, සංවේදක ආදිය තනි පද්ධතියක් ලෙස සන්නිවේදන කටයුතු සිදුකිරීම ක්වන්ටම් අන්තර්ජාලය තුළ සිදුවෙනවා.

ක්වන්ටම් අන්තර්ජාලය අවශ්‍ය ඇයි?

ක්වන්ටම් අන්තර්ජාලය කියන්නේ දැනට තිබෙන දෙය ප්‍රතිස්ථාපනය කරන්නක් නොවෙයි. ෆේස්බුක් යන්නට, Roar එකේ ලිපියක් කියවන්නට ඔබට ක්වන්ටම් අන්තර්ජාලයක් තබා ක්වන්ටම් පරිගණකයක්වත් අවශ්‍ය වන්නේ නැහැ. අනාගතයේ යම් දිනෙක එසේ වන එකක් නැතැ යි කියා කියන්නටත් බැහැ.

මෙයට සහාය විය හැකි ආකාරයට ඇතැම් විට කාමර උෂ්ණත්වයේ පවා ක්‍රියා කළ හැකි ආකාරයේ Repeaters ද 2019 දී නිපදවා තිබෙනවා. ෆයිබර් කේබල් හරහා ඒවායේ දත්ත හුවමාරුව සිදුවෙනවා. කෙසේ වෙතත්, තවමත් සම්ප්‍රදායික අන්තර්ජාලය නොමැතිව ක්වන්ටම් අන්තර්ජාලයට ක්‍රියාත්මක විය නොහැකියි. වාණිජ්‍ය තලයට ගෙනයාමට නම්, වැඩිදුර පර්යේෂණ කරන්නට ද සිදුවෙනවා.

කෙසේ නමුත්, නූතනයේ මින් ලැබෙන ප්‍රයෝජනය වන්නේ වත්මන් අන්තර්ජාලයට දැරිය නොහැකි දෑ ඉ‍ටුකර දෙන්නට ඊට හැකියාව තිබීම යි. එනිසා දැනට එය වත්මන් අන්තර්ජාලයේ ම තවත් ශාඛාවක් පමණක් බවට පත් වෙනවා. එය සයිබර් ප්‍රහාරයන්ට, සහ හැකර්වරුන්ට එරෙහිව ක්වන්ටම් දත්ත වෙත වැඩි ආරක්ෂාවක්, නිවැරදි GPS සේවාවන්, Quantum Cloud සේවාවන් යනාදිය සැපයීම සිදුකරාවි.

හැකර්වරයෙක් ක්වන්ටම් පරිගණකයකින් සාමාන්‍ය අන්තර්ජාලයට පිවිසෙන්නට අවස්ථාව ලැබුණහොත් කුමක් විය හැකිදැ යි සිතා බලන්න. එදින එය වැළැක්විය හැකි වේවි ද? ඇතැම් විට, දැන් පටන් Blockchain භාවිතය ඒ දවස වෙත අපව සූදානම් කරාවි.

අත්තෙන් අත්තට පනින්නේ පය බුරුලෙනි

එක් තැනක සිට තව තැනකට ක්වන්ටම් අන්තර්ජාල‍ය තුළ දත්ත ගමන් කරන්නේ ඉතා ආරක්ෂිතව යි. එනිසා එයට අමුතුවෙන්, “අත්ත බි‍ඳ‍ෙයි පය බුරුලෙන් තබා වරෙන්” කියා ආකේතනය කළ යුතු වන්නේ නැහැ.

“මෙය ක්වන්ටම් ද්විපථිකය (Quantum Teleportation) පිළිබඳ සංකල්පය හරහා අවබෝධ කරගැනීම පහසු යි. මෙතන Teleportation ගැන කියද්දී අදහස් වන්නේ ‍ෆිල්ම්වල තියෙන දේ ගැන නොවෙයි” බැටන් රූජ් හි ලුසියානා ප්‍රාන්ත විශ්වවිද්‍යාලයේ පර්යේෂකයෙකු වන සුමීත් ඛත්‍රි පවසයි.

ක්වොන්ටම් ද්විපථිකකරණයේ දී, තොරතුරු හුවමාරු කිරීමට කැමති දෙදෙනෙකු සහසම්බන්ධීකෘත ක්වන්ටම් අංශු (entangled quantum particles) යුගලයක් බෙදා ගන්නවා. ඉන්පසු, මෙහෙයුම් මාලාවක් හරහා, යවන්නාට අවශ්‍ය ක්වන්ටම් තොරතුරු ලබන්නා වෙත යැවිය හැකියි. පර්යේෂක ඛත්‍රි විස්තර කරන්නේ එලෙස යි.

මෙය ආලෝකයේ වේගයෙන් සිදුනොවන නමුත්, මේ ක්‍රමයෙන් වඩාත් නිවැරදිව සහ ආරක්ෂිතව දත්ත සංසරණය කරගන්නට හැකියාව ලැබෙනවා. සාමාන්‍ය සංකීර්ණ ගණිත කර්මවලින් යුත් වත්මන් ආකේතන ක්‍රමයට වඩා මෙහි ඇති විශේෂත්වය නම්, භෞතික විද්‍යාත්මක මූලධර්මවලින්ම දත්ත ආරක්ෂණය සිදුවීම යි.

දුර යන්න සිතුවාට සැඟවී හොරෙන්

අතීත ටෙලිග්‍රෑම් සන්නිවේදනයේ සිට වත්මන සහ ‍ක්වන්ටම් අන්තර්ජාලය දක්වාම දිවෙන එකම ගැටළුව දිගු දුරක් ගමන්‍ කිරීමේ දී දත්ත ක්ෂය වීම යි. මේ සඳහා ලොව ඇති එකම විසඳුම Repeaters භාවිතය යි. 2020 මාර්තු මාසයේ දී හාවර්ඩ් සහ MIT පර්යේෂකයන් පිරිසක් ඒ ගැටළුවක් විසඳනු ලැබුවා.

ක්වන්ටම් අන්තර්ජාලයට ඇති වන ගැටළුව වන්නේ, ෆෝටෝන දිගු දුරක් ගමන් කරද්දී සිදුවන ක්ෂය වීම යි. ලොව පුරා විහිදුණු මහා පරිමාණ ජාලයකට එය දැවැන්ත ගැටළුවක් වෙනවා. සාමාන්‍ය Repeater එකකින් කරන්නේ එසේ ක්ෂය වූ දත්තයක් ගෙන, එහි දෝෂ සකස් කොට (වර්ධනය/amplify කර) නැවත ඉදිරියට යැවීම යි. එහෙත් තනි ෆෝටෝන අල්වා ගන්නට‍ නොහැකි වීම, ක්වන්ටම් දත්ත සතු නැසෙනසුලු බව යනාදිය නිසා සාමාන්‍ය Repeaters යොදාගත නොහැකි වීම මෙතෙක් පැවති ගැටළුව වූවා.

නව පර්යේෂකයන් ඊට යොදාගත්තේ සිලිකන්-අවකාශ කේන්ද්‍ර (Silicon-vacancy center Si-V) යි. සරලව කිවහොත්, මේවා දියමන්තිවල දෘශ්‍යමය වශයෙන් ඇති පළුදු යි. ඒවා වර්ණ කේන්ද්‍ර (color center) ලෙස ද හැඳින්වෙනවා. ඔවුන් නැනෝ තරමේ අටපට්ටම් හැඩැති දියමන්ති විවර තුළ වර්ණ කේන්ද්‍රත්, ඒ වටා ඉලෙක්ට්‍රෝඩත් රැඳවූවා. එවිට දත්ත රැගත් ෆෝටෝනය එය සමග අන්තර්ක්‍රියාකර, නිරපේක්ෂ 0 දක්වා උෂ්ණත්වය අඩු කෙරෙන ශීත කුටියකට යැවෙනවා.

මෙලෙස මෙම උපාංගය තුළ මිලි තත්පර ගණනක් දත්ත ගබඩා කරගන්නට හැකි වන අතර, එය එම දත්තය තවත් කිලෝමීටර් දහස් ගණනක් යවන්නට හැකි බවට පත් කරවන්නට සමත් වෙනවා.

සදාකාලික නොවූ ලෝකේ, වෙනස්වනසුලු ක්වන්ටමය

සාමාන්‍ය ලෝකයේ දී අපිට දත්තයක් ආකේතනය කළාට පසු එය කෙසේ හෝ ඕනෑ තරම් කාලයක් රඳවා ගන්නට හැකියාව තිබෙනවා. එහෙත්, ක්වන්ටම් ලෝකය ඊට හාත්පසින්ම වෙනස් එකක්. එහි දත්තයක් “නිපැයූ” ව‍හා එය ක්ෂය වන්නට පටන් ගන්නවා.

අනෙක් ගැටළුව, ක්වන්ටම් තොරතුරු සතු අඩු ශක්ති ප්‍රමාණය යි. ඒවා බාහිර ලෝකයේ බලපෑම්වලින් ආරක්ෂා කරගැනීම ඉතා අපහසු යි. ‍දැනට ලොව ක්වන්ටම් පද්ධති බොහොමයක් විශේෂිතව සැකසූ ශීත පරිසරවල ක්‍රියාත්මක වන අතර, එයට තවත් විකල්පයක් වන්නේ රික්තක භාවිතය යි.

ඉතින් එය සර්වසම්පූර්ණව ලොවට දායාද වන තෙක්, අපිට මෙයට නීල් ආම්ස්ට්‍රෝංගේ උදම් වැකියෙන් ප්‍රශංසා පුදමු. “මෙය මිනිසෙකුගේ එක් කුඩා පියවරක් වුවත්, මිනිස් සංහතියේ දැවැන්ත පිම්මකි”.