पारंपरिक संदेश प्रणाली किसी क्वांटम संवाद चैनल का स्थान नहीं ले सकती

Researchers Sahil Gopalkrishna Naik and Manik Banik from S. N. Bose National Centre for Basic Sciences, an autonomous institution of the Department of Science and Technology (DST), in collaboration with Mani Zartab (Universitat Autònoma de Barcelona) and Nicolas Gisin (University of Geneva), addressed this long-standing question. They investigated this question in the context of quantum channel simulation in network scenarios. In their study published in journal Proceedings of the Royal Society A (2026) they studied a scenario in which multiple distant parties attempt to reproduce the outcome statistics of quantum measurements at a central location, using only classical communication. While earlier studies had shown that such simulations are possible in simple two-party settings, the new results reveal a sharp breakdown in more complex network configurations.

 

By- Jyoty Rawat

अंतरराष्ट्रीय अनुसंधानकर्ताओं की एक टीम द्वारा किए गए हालिया अध्ययन से पारंपरिक संवाद की एक मूलभूत सीमा का पता चलता है कि पारंपरिक संदेश प्रणाली की कोई भी सीमित मात्रा क्वांटम संवाद चैनल का सटीक अनुकरण नहीं कर सकती। यह परिणाम न केवल भौतिकी के मूलभूत सिद्धांतों के बारे में हमारी समझ को गहरा करता है, बल्कि भविष्य की क्वांटम प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए भी महत्वपूर्ण निहितार्थ रखता है।

क्या क्वांटम प्रक्रियाओं को केवल पारंपरिक संसाधनों का उपयोग करके सटीक रूप से पुन: प्रस्तुत किया जा सकता है ? सरल लगने वाले रिचर्ड पी. फेनमैन द्वारा उनके एक महत्वपूर्ण अनुसंधान पेपर में पहली बार पूछे गए प्रश्न के अनुरूप, प्रकृति के पारंपरिक और क्वांटम विवरणों के बीच की सीमा को चिह्नित करता है और सूचना की प्रक्रिया में क्वांटम लाभ से हमारा क्या तात्पर्य है, इसके मूल में निहित है।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग के एक स्वायत्त संस्थान, एसएन बोस राष्ट्रीय मूलभूत विज्ञान केंद्र के अनुसंधानकर्ता साहिल गोपालकृष्ण नाइक और मानिक बनिक ने मणि जारताब (यूनिवर्सिटैट ऑटोनोमा डी बार्सिलोना) और निकोलस गिसिन (जिनेवा विश्वविद्यालय) के सहयोग से इस लंबे समय से चले आ रहे प्रश्न का समाधान किया।

उन्होंने नेटवर्क परिदृश्यों में क्वांटम चैनल सिमुलेशन के संदर्भ में इस प्रश्न की जांच की। जर्नल प्रोसीडिंग्स ऑफ द रॉयल सोसाइटी ए (2026) में प्रकाशित अपने अध्ययन में उन्होंने एक ऐसे परिदृश्य का अध्ययन किया जिसमें कई दूरस्थ पक्ष केवल पारंपरिक संवाद का उपयोग करके एक केंद्रीय स्थान पर क्वांटम मापन के परिणाम के आंकड़ों को पुन: उत्पन्न करने का प्रयास करते हैं। जबकि पहले के अध्ययनों से पता चला था कि इस तरह के सिमुलेशन सरल दो-पक्षीय सेटिंग में संभव हैं, नए परिणाम अधिक जटिल नेटवर्क संरचनाओं में एक स्पष्ट विफलता को उजागर करते हैं।

लेखकों ने कहा, “हमारे निष्कर्ष बताते हैं कि जब कई प्रेषक शामिल होते हैं, तो क्वांटम चैनल के व्यवहार को पूरी तरह से पुन: उत्पन्न करने के लिए पारंपरिक संवाद की कोई सीमित मात्रा पर्याप्त नहीं होती है।”

मुख्य चुनौती उलझे हुए मापन को ध्यान में रखने की आवश्यकता से उत्पन्न होती है – एक अद्वितीय क्वांटम घटना जिसे केवल पारंपरिक तरीकों से दोहराया नहीं जा सकता है।

इसके परिणामस्वरूप एक शक्तिशाली निषेधात्मक प्रमेय की स्थापना हुई: किसी भी सीमित मात्रा में पारंपरिक संवाद का उपयोग करके एक आदर्श क्यूबिट चैनल का अनुकरण नहीं किया जा सकता है, भले ही सबसे सामान्य बहु-चरणीय और द्विदिशात्मक पारंपरिक प्रोटोकॉल की अनुमति दी जाए।

जब कई दूरस्थ पक्ष एक केंद्रीय नोड पर मापन के आंकड़ों को पुन: उत्पन्न करने का प्रयास करते हैं, तो इस कार्य में उलझे हुए मापन को ध्यान में रखना अनिवार्य हो जाता है—और इन्हें किसी भी सीमित पारंपरिक संसाधनों के बल पर पूर्णतः अनुकरण नहीं किया जा सकता है। यही वह आवश्यकता है जो इस प्रयास को असंभव बनाती है।

तकनीकी महत्व के अलावा, इस अध्ययन के क्वांटम यांत्रिकी की व्याख्या के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं। यह क्वांटम अवस्था को केवल ज्ञान के प्रतिनिधित्व के रूप में मानने पर कड़ी सीमाएं लगाता है। इसके बजाय, परिणाम क्वांटम अवस्था को एक अंतर्निहित भौतिक वास्तविकता के रूप में प्रतिबिंबित करने का समर्थन करते हैं।

ये निष्कर्ष क्वांटम लाभ की धारणा को भी पुष्ट करते हैं—यह विचार कि क्वांटम प्रणालियां न केवल व्यवहार में, बल्कि सिद्धांत में भी सूचना प्रक्रिया संबंधी कार्यों में पारंपरिक प्रणालियों से बेहतर प्रदर्शन कर सकती हैं।

यह अनुसंधान दर्शाता है कि भले ही क्वांटम अवस्थाओं का पूर्ण ज्ञान हो, फिर भी उनके व्यवहार को हमेशा पारंपरिक जानकारी में समाहित नहीं किया जा सकता। क्वांटम चैनल, विशेष रूप से नेटवर्क में, एक अविभाज्य क्वांटम विशेषता रखते हैं—ऐसी विशेषता जो किसी भी परिमित पारंपरिक अनुकरण का विरोध करती है।

प्रकाशन लिंक: https://doi.org/10.1098/rspa.2025.0831