क्वांटम टेलीपोर्टेशन सिर्फ विज्ञान कथा नहीं है; यह पूरी तरह से वास्तविक है और आज प्रयोगशालाओं में हो रहा है। लेकिन क्वांटम कणों और सूचनाओं को टेलीपोर्ट करना अंतरिक्ष में लोगों को प्रसारित करने से बहुत दूर है। कुछ मायनों में यह और भी आश्चर्यजनक है।

जॉन प्रेस्किलकैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, क्वांटम कंप्यूटिंग और सूचना के अग्रणी सिद्धांतकारों में से एक हैं। इस एपिसोड में सह-मेजबान जनाना लेविन उलझाव, तट से तट तक टेलीपोर्टिंग बिट्स और क्वांटम प्रौद्योगिकी के क्रांतिकारी वादे के बारे में उनका साक्षात्कार लिया।

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प्रतिलेख

Jअन्ना लेविन: जब मैं टेलीपोर्टेशन शब्द कहता हूं, तो मन में क्या आता है? शायद यह ट्रांसपोर्टर है स्टार ट्रेक तुरंत चालक दल को किसी ग्रह पर पहुंचाना, या समय-यात्रा करने वाले TARDIS को डॉक्टर कौन. विज्ञान कथा में, टेलीपोर्टेशन यात्रा में समय बर्बाद किए बिना लोगों को एक स्थान से दूसरे स्थान तक पहुंचाने का एक समीचीन उपकरण है।

लेकिन क्वांटम टेलीपोर्टेशन? खैर, यह कुछ नाटकीय रूप से अलग है - और पूरी तरह से वास्तविक है।

मैं जान्ना लेविन हूं और यह "द जॉय ऑफ व्हाय" का एक पॉडकास्ट है क्वांटा पत्रिका, जहां मैं अपने सह-मेजबान के साथ बारी-बारी से माइक बजाता हूं, स्टीव स्ट्रोगेट्ज़, आज गणित और विज्ञान के कुछ सबसे बड़े प्रश्नों की खोज।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन एक स्थान से गायब होने और बीच में यात्रा किए बिना दूसरे स्थान पर प्रकट होने की शक्ति है। हालाँकि हम कभी भी फिल्मों की बराबरी नहीं कर सकते, लेकिन प्रौद्योगिकी संचार, कंप्यूटिंग और हमारे आसपास की दुनिया के बारे में हमारी समझ में क्रांतिकारी बदलाव लाएगी।

आज, हम क्वांटम टेलीपोर्टेशन के अग्रणी विशेषज्ञों में से एक से जुड़े हैं। जॉन प्रेस्किल कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में सैद्धांतिक भौतिकी के प्रोफेसर और क्वांटम सूचना और पदार्थ संस्थान के संस्थापक और वर्तमान नेतृत्व अध्यक्ष हैं। उनके शोध ने कण भौतिकी, क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत और प्रारंभिक ब्रह्मांड और ब्लैक होल के क्वांटम पहलुओं का पता लगाया है। उनका वर्तमान कार्य इस शोध को क्वांटम कंप्यूटिंग और सूचना में कठिन समस्याओं पर लागू करता है। जॉन, "द जॉय ऑफ व्हाई" में आपका स्वागत है।

जॉन प्रीस्किल: यहाँ आकर ख़ुशी हुई, जन्ना।

लेविन: आपको पाकर प्रसन्नता है। मैं इस अविश्वसनीय तकनीकी विषय के विवरण में जाना चाहता हूं, लेकिन क्या आप हमें मुख्य अवधारणाओं में से एक के साथ शुरुआत कर सकते हैं, जो है उलझाव का विचार, बहुत नाजुक स्थिति?

प्रीस्किल: खैर, उलझाव वह शब्द है जिसका उपयोग हम क्वांटम प्रणाली के हिस्सों के बीच विशिष्ट सहसंबंधों के लिए करते हैं।

सबसे पहले, सहसंबंध से हमारा क्या तात्पर्य है? हम साधारण बिट्स के सहसंबंधों के बारे में बात कर सकते हैं। मान लीजिए कि आपके पास एक बिट है, जो या तो 0 या 1 है। और मेरे पास एक बिट है, जो या तो 0 या 1 है। फिर यदि हम दोनों के पास 0 है या हम दोनों के पास 1 है, तो यह हमारे बिट्स के बीच एक संबंध है।

क्वैबिट के मामले में, उन्हें इसी तरह से सहसंबद्ध किया जा सकता है। जब हम क्वबिट का निरीक्षण या माप करते हैं - द एक बिट का क्वांटम एनालॉग - हम थोड़ा सा हासिल करते हैं। लेकिन क्वांटम मामले में जो बात अलग है वह यह है कि क्वबिट को देखने के एक से अधिक तरीके हैं।

तो आप इसे एक बॉक्स के रूप में सोच सकते हैं जिसके अंदर थोड़ा सा है। अंदर या तो 0 या 1 है। और मेरे पास बॉक्स के अंदर देखने के दो तरीके हैं। इसमें दो दरवाजे हैं. मैं या तो दरवाजा #1 खोल सकता हूं या मैं दरवाजा #2 खोल सकता हूं। और हर तरह से, मैं थोड़ा-थोड़ा देखता हूं।

और हम दोनों तरीकों से सहसंबंध रख सकते हैं। यदि हम दोनों दरवाजा #1 खोलते हैं, तो हमें आपके द्वारा प्राप्त किए गए बिट और मेरे द्वारा प्राप्त किए गए बिट के बीच कुछ संबंध दिखाई देता है। और यदि हम दोनों दरवाजा #2 खोलते हैं, तो हमें एक सहसंबंध दिखाई देता है, जो सामान्य तौर पर भिन्न हो सकता है।

और ऐसा इसलिए है क्योंकि हमारे पास एक क्वबिट को देखने के ये कई पूरक तरीके हैं, उनमें ऐसे सहसंबंध हैं जो सामान्य बिट्स के बीच के सहसंबंधों की तुलना में अधिक दिलचस्प और जटिल हैं।

लेकिन रहस्य यह है: आप किसी क्वबिट को परेशान किए बिना उसका अवलोकन नहीं कर सकते। यह सामान्य जानकारी और क्वांटम जानकारी के बीच एक बहुत ही महत्वपूर्ण अंतर है।

लेविन: तो मान लीजिए कि मैं अपने कण को ​​​​परेशान करता हूं और उसे एक निश्चित स्थिति ग्रहण करने के लिए मजबूर करता हूं। हम इसे मापन प्रक्रिया कह सकते हैं, या शायद मैं इसे दुर्घटनावश करता हूँ। और मुझे पता चला कि यह 0 है। और यह आपके कण के साथ इस तरह से सहसंबद्ध था। क्या यह वास्तव में - जैसा कि लोग कहते हैं - आपके कण पर प्रकाश की गति से अधिक तेज़ है कि यह सहसंबंध का सम्मान करने के लिए एक निश्चित स्थिति ग्रहण करता है?

प्रीस्किल: नहीं, दुख की बात है कि ऐसा नहीं होता है. ओह, काश ऐसा होता। अगर मैं अपनी कक्षा को देखता हूं, तो इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आपने अपनी कक्षा को देखा है या नहीं। मैं बस एक यादृच्छिक अंश देखने जा रहा हूँ। इसलिए, हम दोनों एक-दूसरे को देखने और बात करने के बाद ही बता सकते हैं कि हमारे बीच कोई संबंध था।

लेकिन, जब तक हम बात नहीं करते, हममें से हर कोई केवल शुद्ध यादृच्छिकता का निरीक्षण करेगा, लेकिन 0 या 1 होने की समान संभावना के साथ, और ऐसा कोई तरीका नहीं है जो कोई जानकारी दे सके।

लेविन: अब, निःसंदेह, यदि हम एक-दूसरे के साथ चर्चा करते हैं, तो संचार के उस हिस्से को प्रकाश की गति से भी धीमी गति से यात्रा करनी होगी।

प्रीस्किल: ठीक है, आप प्रकाश की गति के काफी करीब पहुँच सकते हैं, लेकिन इससे तेज़ नहीं। तो यह, यह एक बड़ा मुद्दा है, कि हम वास्तव में, भले ही हम उलझन में हों, मुझ से आप तक सूचना उस समय से अधिक तेजी से नहीं भेज सकते हैं, जितना समय प्रकाश को मुझसे आप तक पहुंचने में लगता है। उलझाव उस कहानी को नहीं बदलता.

लेविन: अद्भुत। अब, यहां हमने उलझाव पर चर्चा की है, जो विचार प्रयोगों के समय की है [अल्बर्ट आइंस्टीन क्वांटम यांत्रिकी के साथ और कभी-कभी उसके विरुद्ध लड़ने की कोशिश कर रहा था। अब, आइंस्टीन ने इसे प्रसिद्ध रूप से "" क्यों कहा?एक दूरी पर डरावना कार्रवाई“? या कभी-कभी अनुवाद "दूरी पर भूतिया कार्रवाई" होता है।

प्रीस्किल: खैर, आइंस्टाइन को यह बात बहुत शिद्दत से महसूस हुई कि भौतिकी के मूलभूत नियमों में कोई यादृच्छिकता नहीं होनी चाहिए। उन्होंने महसूस किया कि यदि हम किसी भौतिक प्रणाली के बारे में वह सब कुछ जानते हैं जो जाना जा सकता है - कि भौतिकी के नियम हमें जानने की अनुमति देंगे, तो हमें पूरी तरह से भविष्यवाणी करने में सक्षम होना चाहिए कि जब हम उस प्रणाली का निरीक्षण करेंगे तो हम क्या देखेंगे।

और उलझाव उस सिद्धांत का पालन नहीं करता है। दुनिया में वास्तव में सच्ची यादृच्छिकता है। भले ही हम आपके और मेरे द्वारा साझा किए गए क्वबिट के उस उलझे हुए जोड़े के बारे में सब कुछ जानते हों, फिर भी जब आप उस क्वबिट को देखते हैं तो आप क्या देखते हैं, इसका अनुमान लगाने में आप असमर्थ हैं। यह बस एक यादृच्छिक सा है. और ऐसा इसलिए नहीं है क्योंकि आप नहीं जानते। ऐसा है कि इसका पता नहीं चल पाता.

लेविन: यह क्वांटम टेलीपोर्टेशन में एक महत्वपूर्ण लीवर कैसे बन जाता है? वह अपने आप में क्वांटम टेलीपोर्टेशन नहीं है। तो, इसका शोषण कैसे किया जाता है?

प्रीस्किल: यह एक सूक्ष्म प्रश्न है. तो चलिए अब बात करते हैं कि क्वांटम टेलीपोर्टेशन क्या है।

लेविन: कृपया, हाँ.

प्रीस्किल: तो अब आप न्यूयॉर्क में हैं, है ना?

लेविन: मैं न्यूयॉर्क में हूँ, हाँ।

प्रीस्किल: ठीक है, जान्ना, मैं इस समय कैलिफ़ोर्निया में हूं, और आप न्यूयॉर्क में हैं, और संयोग से मैं यहां कैलिफ़ोर्निया में हूं। यह यहीं मेरे हाथ में है. यह एक छोटे से परमाणु में कूटबद्ध है। लेकिन क्वांटम FedEx कभी-कभी गलतियाँ करता है, इसलिए उन्होंने मुझे यह qubit भेजा, लेकिन यह आपके लिए था। ठीक है? तो, किसी तरह मुझे यह पता लगाना होगा कि मैं अपनी कक्षा को आप तक कैसे पहुँचाऊँ। और अगर हमारे पास कोई नाली होती जिसका उपयोग हम परमाणु को कैलिफ़ोर्निया से न्यूयॉर्क भेजने के लिए कर सकते, तो यह आपके पास तक पहुँचने का एक तरीका होता। लेकिन हमारे पास ऐसा कोई कनेक्शन नहीं है जिसका इस्तेमाल मैं परमाणु भेजने के लिए कर सकूं.

लेकिन आप परमाणु नहीं चाहते, आप वह जानकारी चाहते हैं जो परमाणु में है। ठीक है, ऐसा होता है कि कल आपके और मेरे पास चतुराई से उलझे हुए क्वैबिट की एक जोड़ी बनाने की दूरदर्शिता थी, यह अनुमान लगाते हुए कि हम किसी बिंदु पर उनका उपयोग करने में सक्षम हो सकते हैं।

और यहाँ मैं क्या कर सकता हूँ. मैं यह क्वबिट ले सकता हूं जो मुझे आज प्राप्त हुआ। मुझे नहीं पता कि इसमें क्या जानकारी है. यह कुछ क्वबिट है जो मुझे दिया गया था। और मैं इसे आपके और मेरे द्वारा साझा की जाने वाली क्वैबिट की उलझी हुई जोड़ी के अपने आधे हिस्से के साथ देख सकता हूं।

और अब, मैं दो क्यूबिट का अवलोकन कर रहा हूं, और मैं इसे एक में करता हूं - आइए इसे एक उलझा हुआ माप कहें। हम दोनों को सामूहिक रूप से देखते हैं, और मुझे उन्हें देखने से दो तरह की जानकारी मिल सकती है। और फिर - अब, एक सामान्य संचार लिंक पर, जैसा कि हम अभी उपयोग कर रहे हैं - मैं जानकारी के वे दो टुकड़े आपको भेज सकता हूं। और फिर, आप न्यूयॉर्क में अपनी कक्षा पर एक ऑपरेशन करने के लिए जानकारी के उन दो बिट्स का उपयोग कर सकते हैं।

और अब, न्यूयॉर्क में उस क्वबिट में उस रहस्यमय क्वबिट के समान ही सभी क्वांटम जानकारी है, जो मुझे आज प्राप्त हुई। मुझे नहीं पता कि उस क्वबिट की स्थिति क्या है, और वास्तव में, जब मैं इसका निरीक्षण करता हूं तो मैं इसे अपनी प्रयोगशाला में नष्ट कर देता हूं। लेकिन हम इसे न्यूयॉर्क में "पुनर्जन्म" करने में सक्षम हैं। और उस क्वबिट को पूरी तरह से पुनर्निर्मित करने के लिए आपको केवल जानकारी के उन दो बिट्स की आवश्यकता है। वह क्वांटम टेलीपोर्टेशन है।

लेविन: तो, कुछ अर्थों में, आपके पास कैलिफ़ोर्निया में एक क्वांटम स्थिति थी जिसे आप चाहते थे कि मैं इसे FedEx के माध्यम से भेजे बिना, देश भर में ड्राइविंग किए बिना न्यूयॉर्क में पुन: पेश कर सकूं। आप चाहते थे कि मैं शारीरिक रूप से बीच में कुछ भी हिलाए बिना इसे करने में सक्षम हो जाऊं। तो आपने मेरे लिए उन सरल निर्देशों के साथ अपनी प्रयोगशाला में राज्य का पुनर्निर्माण करने का यह चतुर तरीका निकाला।

और उस अर्थ में, इसने टेलीपोर्ट किया। यह आपकी ओर से गायब हो गया क्योंकि आपने राज्य को नष्ट कर दिया, और उस जानकारी को खोजने की कोशिश करने की प्रक्रिया जो आपको मुझे बताने के लिए आवश्यक थी। लेकिन आपके द्वारा जानकारी देने के बाद यह मेरी प्रयोगशाला में फिर से प्रकट हो गया। क्या उस व्याख्या में मुझसे कोई महत्वपूर्ण बात छूट गई?

प्रीस्किल: ख़ैर, मुझे लगता है कि आपने जो कहा है उसमें कुछ बातें बढ़ाने लायक हैं। सबसे पहले, मैं आपके इस कथन से बिल्कुल सहमत नहीं हूं कि मैंने आपको कोई भी भौतिक वस्तु नहीं भेजी। वास्तव में, मैंने किया। मैंने आपको जानकारी के दो अंश भेजे हैं।

लेविन: ओह, आपने मुझे इंटरनेट पर जानकारी भेजी।

प्रीस्किल: मैं कुछ भौतिक चीज़ भेजे बिना ऐसा नहीं कर सकता।

लेविन: माना।

प्रीस्किल: शायद ये फोटॉन थे, जो कैलिफोर्निया से न्यूयॉर्क तक ऑप्टिकल फाइबर से होकर गुजरे। और वास्तव में इसके काम करने के लिए हमारे बीच संचार आवश्यक था।

लेकिन यह पर्याप्त नहीं है. यह क्वैबिट्स के बारे में एक मज़ेदार बात है। यदि मैं एक क्वबिट की स्थिति तैयार करना चाहता हूं, तो मुझे बहुत सारी जानकारी की आवश्यकता होगी। आप त्रि-आयामी अंतरिक्ष में इंगित करने वाले एक छोटे तीर की तरह ज्यामितीय रूप से एक क्वबिट की कल्पना कर सकते हैं। आप जानते हैं, पृथ्वी की सतह की तरह। और अगर मैं आपको यह बताना चाहता हूं कि मैंने क्वबिट कैसे तैयार किया, तो मैं उस ग्लोब पर एक बिंदु चुन रहा हूं, इसलिए मुझे आपको बहुत उच्च परिशुद्धता के साथ अक्षांश और देशांतर देना होगा ताकि आपको सटीक रूप से बता सकूं कि वह क्वबिट कैसे तैयार किया गया था।

तो, एक तरह से, बहुत सारी जानकारी है जो अंदर जाती है, लेकिन बहुत कम बाहर आती है, क्योंकि जब आप इसका निरीक्षण करते हैं, तो आपको बस एक छोटा सा हिस्सा ही मिलता है। तो वह एक बिट आपको यह नहीं बताएगा कि ग्लोब पर किसी निश्चित अक्षांश और देशांतर पर क्वबिट को कैसे रखा जाए। इसलिए टेलीपोर्टेशन उल्लेखनीय है, क्योंकि मैंने आपको केवल वे दो बिट्स भेजे थे, और यह आपके लिए इसे पूरी तरह से फिर से बनाने के लिए पर्याप्त थे।

यह उलझाव के साथ दो टुकड़े हैं जिन्हें हमने साझा किया है, जिन्हें कल तैयार करने की दूरदर्शिता हमारे पास थी।

लेविन: ठीक है, तो यह एक बड़ा अंतर है। अब यह आश्चर्यजनक है। आप मुझे भौतिक रूप से जानकारी भेज रहे हैं, या तो इंटरनेट या लाइट सिग्नल या किसी भी तरह से। लेकिन किसी भी तरह, जिस जटिल सेटअप पर हम सहमत हुए थे, उसके कारण मुझे अधिक जानकारी मिल रही है।

तो ऐसा नहीं है कि आपके पास आपकी IKEA डेस्क थी, और मुझे अपनी IKEA डेस्क बनाने के बारे में कुछ जानकारी चाहिए थी और आपने यह पता लगाने के लिए कि इसे कैसे असेंबल किया गया है, अपनी डेस्क के टुकड़े-टुकड़े कर दिए। आपको अभी भी मुझे हर छोटी-छोटी जानकारी बतानी होगी। तो क्वांटम प्रक्रिया के बारे में शास्त्रीय प्रक्रिया से मौलिक रूप से कुछ अलग है। उससे क्या फायदा? यह इतना रोमांचक क्यों है? बड़ी बात क्या है?

प्रीस्किल: ठीक है, सबसे पहले, जन्ना, आप और मैं सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी हैं, इसलिए, आप जानते हैं, हमें उत्साहित होने में ज्यादा समय नहीं लगता है।

लेविन: [हंसी] बिल्कुल।

प्रीस्किल: लेकिन यह किस लिए उपयोगी है? यह एक अच्छा सवाल है। तो, मान लीजिए कि हम दुनिया भर में उलझन फैलाना चाहते हैं। यह बहुत अच्छा लगता है ना? हमने मान लिया कि आप और मैं कैलिफ़ोर्निया और न्यूयॉर्क के बीच उलझाव साझा कर सकते हैं, और हमने इस बारे में बात नहीं की कि हम ऐसा करने में कैसे कामयाब रहे।

वास्तव में, हम नहीं जानते कि वर्तमान में मौजूद तकनीक के साथ यह कैसे किया जाए। सैद्धांतिक रूप से ऐसा करने का कोई कारण नहीं है, लेकिन व्यावहारिक कारणों से, हमारे पास वर्तमान में मौजूद तकनीक के साथ, हम कैलिफ़ोर्निया से न्यूयॉर्क तक एक क्यूबिट नहीं भेज सकते हैं और इसे बिना किसी नुकसान के पहुंचा सकते हैं।

हमारे पास क्वबिट भेजने का सबसे अच्छा तरीका ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से फोटॉन भेजना है, और ऑप्टिकल फाइबर में नुकसान होता है। इसलिए यदि आप एक क्यूबिट को सौ किलोमीटर भेजने का प्रयास करते हैं, तो गायब हुए बिना इसे पूरा करने का 50 में से केवल एक ही मौका होता है। और अगर मैंने इसे एक हजार किलोमीटर भेजने की कोशिश की, जो अभी भी न्यूयॉर्क जाने के लिए पर्याप्त नहीं है, तो इसकी लगभग शून्य संभावना है कि यह इसे पूरा कर लेगा।

तो, हम उलझन को कैसे साझा कर सकते हैं? खैर, हमें लगता है कि हम इसे टेलीपोर्टेशन का उपयोग करके करने जा रहे हैं। यह थोड़ा गोलाकार लगता है, है ना? क्योंकि टेलीपोर्टेशन करने के लिए हमें उलझाव की आवश्यकता होती है। लेकिन यहाँ विचार यह है: मैं एक क्वबिट भेज सकता हूँ, मान लीजिए, 10 किलोमीटर, आप जानते हैं, या 50 किलोमीटर, सफलता की बहुत अधिक संभावना के साथ।

लेविन: यह अभी भी बहुत अच्छा है.

प्रीस्किल: हाँ, यह बहुत बुरा नहीं है। लेकिन अब मान लीजिए कि मैं कैलिफोर्निया से न्यूयॉर्क तक का पूरा रास्ता तय करना चाहता हूं, तो मैं रास्ते में बहुत सारे छोटे नोड्स पेश करता हूं, जहां हम क्वांटम संचार को जोड़ने जा रहे हैं। तो आइए कल्पना करें कि हम A से C तक जाने की कोशिश कर रहे हैं और हम क्या करते हैं कि हम A और B के बीच और B और C के बीच उलझाव साझा करते हैं। और फिर हमारे पास इन उलझे हुए हिस्सों में से B पर माप करने का एक तरीका है जोड़े। हम इसे उलझाव की अदला-बदली कहते हैं।

आप बी पर दो क्यूबिट का माप करते हैं, और फिर आप ए और सी को बताते हैं, "ओह, यह वह माप परिणाम है जो मेरे पास था।" अब ए और सी उलझाव साझा कर सकते हैं। ठीक है? असल में, हम उलझाव की सीमा का विस्तार कर रहे हैं। यह टेलीपोर्टेशन पर एक प्रकार है।

और मैंने आपको अभी तक पूरी कहानी नहीं बताई है, क्योंकि यदि ए से बी तक का उलझाव इतना अच्छा नहीं है और बी से सी तक का उलझाव इतना अच्छा नहीं है, तो हम बहुत से उलझाव वाले जोड़े ले सकते हैं जो एक तरह से शोर मचाते हैं और अपूर्ण, और उन्हें कम उलझी हुई जोड़ियों तक सीमित करने का एक तरीका है, जो बहुत अधिक गुणवत्ता वाले हैं। और ऐसा बार-बार करने से, हम कैलिफ़ोर्निया और न्यूयॉर्क के बीच संबंध बना सकते हैं, और फिर हम जो चाहें उसके लिए इसका उपयोग कर सकते हैं। हम इसका उपयोग उस साझा कुंजी को विकसित करने के लिए कर सकते हैं जिसके बारे में हम जानते हैं कि वह निजी है, या हम इसका उपयोग क्वांटम जानकारी भेजने के लिए कर सकते हैं।

यहां एक अधिक सामान्य, कम दूरी का तरीका है जिसमें हम टेलीपोर्टेशन का उपयोग कर सकते हैं। यदि हमारे पास क्वांटम कंप्यूटर में दो चिप्स हैं, और हम क्वांटम जानकारी को एक से दूसरे में भेजना चाहते हैं, तो जिस तरह से हम ऐसा कर सकते हैं वह दो चिप्स के बीच उलझाव स्थापित करके है, और फिर एक से दूसरे में जानकारी भेजने के लिए टेलीपोर्टेशन का उपयोग करना है। . और यह संभवतः क्वांटम कंप्यूटिंग को बड़े सिस्टम तक बढ़ाने के लिए आवश्यक होगा जो वास्तव में कठिन समस्याओं को हल कर सकता है।

लेविन: हम जल्द ही वापस आएंगे।

[विज्ञापन प्रविष्टि के लिए ब्रेक]

लेविन: "द जॉय ऑफ़ व्हाई" में आपका पुनः स्वागत है।

तो आप वास्तव में प्रौद्योगिकियों के बारे में बात कर रहे हैं। मुझे पता है कि आपने हाल ही में कैल्टेक में एक नए केंद्र के लिए कुछ महत्वपूर्ण कार्य किए हैं। क्वांटम परिशुद्धता मापन केंद्र, मेरा मानना ​​है कि इसे बुलाया जाएगा।

प्रीस्किल: यह सही है, हाँ. आप अपना शोध कर रहे हैं.

लेविन: हाँ। और क्या इसका उद्देश्य आंशिक रूप से प्रौद्योगिकियों को आगे बढ़ाना है? जैसा कि आपने कहा, आप एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी हैं। इसे कुछ लोगों ने कहा है, "बेकार विचारों की आश्चर्यजनक उपयोगिता।" लेकिन क्या आप उस जैसे केंद्र के साथ प्रौद्योगिकियों को आगे बढ़ाने के लिए तैयार हैं, या आप वास्तव में क्वांटम यांत्रिकी की हमारी मौलिक समझ या दोनों में क्रांति लाना चाहते हैं?

प्रीस्किल: हम वास्तव में उन चीज़ों को अलग नहीं कर सकते। विज्ञान और प्रौद्योगिकी एक साथ आगे बढ़ते हैं। जैसे-जैसे हमारा विज्ञान अधिक परिष्कृत होता जाता है, हम बेहतर प्रौद्योगिकियाँ विकसित करते हैं, और यह नई खोजों को सक्षम बनाती है। जब विज्ञान आगे बढ़ता है, तो यह नए विचारों और नई प्रौद्योगिकियों के संयोजन के माध्यम से होता है।

इसलिए, उदाहरण के लिए, मुझे क्वांटम कंप्यूटर में दिलचस्पी है, और यह उम्मीद करने के कई कारण हैं कि अंततः इसका समाज पर बड़ा व्यावहारिक प्रभाव पड़ेगा। लेकिन यह वैज्ञानिक खोज के लिए भी एक अद्भुत उपकरण है। तो क्वांटम परिशुद्धता माप केंद्र में, हाँ, हम प्रौद्योगिकी विकसित करेंगे, लेकिन बेहतर माप रणनीतियों पर नज़र रखेंगे जो क्वांटम उलझाव जैसे गुणों का फायदा उठाते हैं, जो हमें अधिक सटीकता और कम आक्रामकता के साथ चीजों को मापने की अनुमति देगा।

हर कोई चीज़ों को बेहतर ढंग से मापना चाहता है, और क्वांटम रणनीतियाँ हमें ऐसे माप करने में मदद कर सकती हैं जो अन्यथा संभव नहीं होता। यह वास्तव में उस केंद्र का बौद्धिक विषय है।

लेविन: हाँ, और हर कोई जानकारी को बेहतर और तेज़ी से नियंत्रित करना चाहता है।

प्रीस्किल: खैर, हर कोई समझता है कि जानकारी महत्वपूर्ण है, और क्वांटम जानकारी का उपयोग किस लिए किया जाएगा और इसका बड़ा व्यावहारिक प्रभाव कहां होगा - इसके बारे में अभी भी बहुत सारे खुले प्रश्न हैं।

लेकिन हम यह अनुमान लगा सकते हैं कि क्वांटम जानकारी के साथ, क्वांटम कंप्यूटिंग के साथ, माप के लिए क्वांटम उलझाव का उपयोग करके, हम उन चीजों को करने में सक्षम होंगे जो हम पहले नहीं कर सकते थे। और अंततः इसका व्यावहारिक प्रभाव पड़ेगा।

लेविन: क्या आप उस व्यावहारिक प्रभाव को हमारे रोजमर्रा के जीवन तक विस्तारित होते हुए देखते हैं?

प्रीस्किल: आख़िरकार, मुझे इसकी उम्मीद है। हम निश्चित रूप से नहीं जानते कि वह प्रभाव कैसा महसूस होगा। क्वांटम कंप्यूटिंग के मामले में, वर्तमान में हमारे पास सबसे अच्छा विचार है - और यह एक पुराना विचार है, जो 40 वर्षों से अधिक पुराना है। रिचर्ड फेनमैन - यह है कि क्वांटम सिस्टम कैसे व्यवहार करते हैं, इसे अधिक गहराई से समझने के लिए हम क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग कर सकते हैं।

हमारे जैसे भौतिक विज्ञानी समझते हैं कि यह दिलचस्प है, लेकिन यह महत्वपूर्ण भी है क्योंकि यह उपयोगी गुणों वाली नई प्रकार की सामग्रियों, नए प्रकार के रासायनिक यौगिकों, शायद फार्मास्यूटिकल्स आदि सहित की खोज को सक्षम कर सकता है। और यह सब अंततः लोगों के रोजमर्रा के जीवन को प्रभावित करता है। और क्वांटम मापन के साथ-साथ, मुझे लगता है कि क्वांटम तकनीक अंततः विज्ञान की हर चीज़ को छूने वाली है।

मान लीजिए कि जीव विज्ञान और चिकित्सा में, हम यह देखने में सक्षम होना चाहते हैं कि कोशिकाओं के अंदर क्या हो रहा है, गैर-आक्रामक और उच्च संवेदनशीलता के साथ। और यह अंततः उपचारों के लिए महत्वपूर्ण होगा, और यह जैविक विज्ञान को अधिक गहराई से समझने के लिए भी महत्वपूर्ण होगा।

लेविन: गुरुत्वाकर्षण की मौलिक प्रकृति को समझने में क्वांटम टेलीपोर्टेशन के लिए भी एक जगह है, जो मुझे पता है कि यह आपके शोध का एक केंद्रीय क्षेत्र रहा है। ब्लैक होल जैसी बड़ी और भारी चीजों में उलझाव संभवतः कैसे भूमिका निभा सकता है?

प्रीस्किल: मेरे लिए, यह क्वांटम जानकारी के बारे में सबसे रोमांचक चीजों में से एक है, यह है कि यह हमें संघनित पदार्थ भौतिकी सहित अन्य मूलभूत प्रश्नों के बारे में सोचने के नए तरीके दे रही है, जहां हम क्वांटम पदार्थ की अत्यधिक उलझी हुई स्थितियों को समझने की कोशिश कर रहे हैं। और गुरुत्वाकर्षण भौतिकी में.

यह कहानी 1935 से बहुत पहले की है जब दो प्रसिद्ध पत्र छपे थे भौतिक समीक्षा. उनमें से एक, आइंस्टीन द्वारा और [नाथन] रोसेन, इस अवलोकन के बारे में था कि हम आइंस्टीन के समीकरणों की सामान्य सापेक्षता में समाधान पा सकते हैं, जो अंतरिक्ष-समय का वर्णन करता है, जिसमें अंतरिक्ष में एक वर्महोल. यह उस समय इतनी अच्छी तरह से समझ में नहीं आया था, लेकिन वास्तव में, समाधान दो ब्लैक होल का वर्णन करता है, जिसमें एक साझा इंटीरियर होता है - इन दो ब्लैक होल के अंदर को जोड़ने वाला एक प्रकार का वर्महोल।

और आइंस्टीन का पेपर, [बोरिस] पोडॉल्स्की और रोसेन था क्वांटम उलझाव के बारे में और यह अजीब तरीका है जिसमें यह सिस्टम को एक-दूसरे के साथ इस तरह से सहसंबंधित करने की अनुमति देता है कि हम शास्त्रीय जानकारी के संदर्भ में इसका वर्णन नहीं कर सकते हैं।

और पिछले 10 वर्षों में हमने क्या समझा है: ये दो घटनाएं, क्वांटम उलझाव और अंतरिक्ष में वर्महोल, एक दूसरे से निकटता से संबंधित हैं। वास्तव में, इन्हें एक ही चीज़ का वर्णन करने के दो तरीकों के रूप में देखा जा सकता है। यह भौतिकी में एक सामान्य बात है और बहुत सशक्त है। यदि हमारे पास एक ही घटना का वर्णन करने के दो अलग-अलग तरीके हैं, जो एक-दूसरे से बहुत अलग दिखते हैं, लेकिन बिल्कुल एक ही भौतिकी का वर्णन करते हैं, तो यह हमें गहरी समझ प्राप्त करने के लिए सशक्त बना सकता है।

और इसलिए, अब हम जो सराहना करते हैं, और जिसे हम क्वांटम गुरुत्व के उस संस्करण में स्पष्ट रूप से कह सकते हैं जिसे हम सबसे अच्छी तरह से समझते हैं, वह यह है कि यदि दो ब्लैक होल एक दूसरे के साथ बहुत अधिक उलझ जाते हैं, तो वे अंतरिक्ष में एक वर्महोल द्वारा जुड़े होंगे।

ऐलिस के पास उसका ब्लैक होल हो सकता है, और बॉब के पास उसका ब्लैक होल हो सकता है, और यदि वे एक-दूसरे से उलझते हैं, तो इसका मतलब है कि ऐलिस और बॉब दोनों अपने ब्लैक होल में कूद सकते हैं। और फिर वे मिल सकते थे, और शायद कुछ समय के लिए संबंध बना सकते थे, हालांकि वे रोमियो और जूलियट की तरह, विलक्षणता से टकराने और नष्ट होने के लिए अभिशप्त होंगे। लेकिन हम इसे और भी मज़ेदार बना सकते हैं, और यहीं टेलीपोर्टेशन आता है।

हम बिल्कुल सही परिस्थितियों में अंतरिक्ष में एक वर्महोल बना सकते हैं, जिसे पार किया जा सकता है। मूल वर्महोल जिसे मूल रूप से आइंस्टीन और रोसेन द्वारा वर्णित किया गया था, एक गैर-ट्रैवर्सेबल वर्महोल का एक उदाहरण है। इसका मतलब है कि आप एक छोर से छलांग लगाकर दूसरे छोर से बाहर नहीं आ सकते। लेकिन हमने जो समझा है वह यह है कि क्वांटम सिद्धांत में ब्लैक होल में नकारात्मक ऊर्जा पल्स भेजना वास्तव में संभव है। जब आप आम तौर पर पदार्थ को ब्लैक होल में भेजते हैं, तो यह अपने घटना क्षितिज को थोड़ा बाहर की ओर ले जाता है, वह नकारात्मक ऊर्जा पल्स इसे थोड़ा अंदर की ओर ले जा सकती है। और यही वह चीज़ है जिसके लिए हमें ऐलिस को उसके ब्लैक होल में एक बिट या एक क्यूबिट फेंकने और बॉब के अंत में बाहर आने में सक्षम होने की आवश्यकता है।

इसका वर्णन करने का एक वैकल्पिक तरीका है, जो वास्तव में क्वांटम टेलीपोर्टेशन का एक रूप है।

इसलिए मुझे लगता है कि यह वास्तव में मजेदार है, क्योंकि यह बताता है कि गुरुत्वाकर्षण अंतर्ज्ञान हमें बहुत जटिल क्वांटम प्रणालियों के व्यवहार को समझने में मदद कर सकता है जो अन्यथा बहुत ही गैर-सहज ज्ञान युक्त प्रतीत होंगे।

लेविन: ब्लैक होल के अस्तित्व या उनके अस्तित्व जैसी बड़े पैमाने की घटनाओं को समझने की कोशिश करने के लिए, क्वांटम में गहराई से उतरना एक बिल्कुल अद्भुत और आकर्षक मोड़ है।

और मैं ब्लैक होल के वाष्पीकरण के बारे में एक प्रश्न के बारे में बात करने जा रहा हूं, और यह समझने में क्वांटम टेलीपोर्टेशन कैसे प्रासंगिक हो सकता है, अगर ऐलिस अपने ब्लैक होल में कूदती है, तो उसकी जानकारी अंततः खो नहीं सकती है, और क्वांटम टेलीपोर्टेशन कैसे हो सकता है ब्लैक होल में कूदने के बाद ऐलिस के साथ जो हुआ उससे उबरने का हमारे लिए एक तरीका।

प्रीस्किल: खैर, मुझे पता था कि जब मैं जेना लेविन से मिला, तो हम अंततः ब्लैक होल के बारे में बात करेंगे।

लेविन: [हंसी] मैं किसी भी बातचीत को ब्लैक होल के बारे में बातचीत में बदल सकता हूं।

प्रीस्किल: वहां कोई आश्चर्य नहीं है।

वास्तव में, मुझे लगता है कि मैंने अभी जो वर्णन किया है वह हमें उस प्रक्रिया के बारे में जानकारी देता है जिसके द्वारा जानकारी ब्लैक होल से बच जाती है, और हमारा मानना ​​है कि ऐसा होता है। भौतिकी के नियम जानकारी को नष्ट होने की अनुमति नहीं देते, तब भी जब वह ब्लैक होल में गिरती है और ब्लैक होल वाष्पित हो जाता है। यह बिलकुल उलझ जाता है किसी ऐसे रूप में जिसे पढ़ना अत्यधिक कठिन है। यह स्थानीयता का एक प्रकार का उल्लंघन है। यह भौतिकी में सबसे या सबसे मौलिक सिद्धांतों में से एक है। हमने पहले इसका उल्लेख किया था - कि जानकारी प्रकाश की गति से अधिक तेज़ नहीं चल सकती।

लेकिन, कुछ अर्थों में, ब्लैक होल से बाहर निकलने के लिए, परिभाषा के अनुसार जानकारी प्रकाश से भी तेज़ गति से यात्रा कर रही है। प्रकाश अंदर फंसा है, सूचना बाहर निकल जाती है। और जो इंगित करता है वह यह है कि कार्य-कारण की धारणा - जिस तरह से हम आम तौर पर इसके बारे में सोचते हैं, कि सूचना कितनी तेजी से यात्रा कर सकती है, इसकी एक गति सीमा है - सभी परिस्थितियों में सख्ती से सच नहीं है। उस सिद्धांत का उल्लंघन किया जा सकता है.

और अंतरिक्ष-समय अपने आप में वास्तव में एक मौलिक धारणा नहीं हो सकती है। बल्कि, यह एक है कुछ जटिल क्वांटम प्रणाली की आकस्मिक संपत्ति जिसमें चीजें बेहद उलझी हुई हैं.

तो ऐसा कैसे है कि हम सामान्य परिस्थितियों में सोचते हैं कि कार्य-कारण की यह धारणा इतनी कठोरता से संतुष्ट प्रतीत होती है? खैर, मुझे लगता है कि हमारे पास इसका उत्तर है, और यह काफी दिलचस्प है कि यह क्वांटम कंप्यूटिंग से जुड़ता है।

हमें लगता है कि यह है कार्य-कारण का उल्लंघन संभव है, प्रकाश से भी तेज गति से सूचना भेजने के लिए। लेकिन ऐसा करने के लिए उस प्रकार की क्वांटम गणना की आवश्यकता होती है जिसे आप क्वांटम कंप्यूटर पर कर सकते हैं, जो इतना जटिल और इतना शक्तिशाली है कि हम इसे व्यवहार में कभी नहीं कर पाएंगे।

तो, हमें कैलिफ़ोर्निया में मेरे और न्यूयॉर्क में, जान्ना, आपके बीच की जगह को तोड़ने में सक्षम होना चाहिए। सिद्धांत रूप में, हम कर सकते हैं. व्यवहार में, इसे करना बहुत कठिन है, इसके लिए इतनी शक्तिशाली गणना की आवश्यकता होगी कि कोई भी कभी सफल नहीं हो पाएगा।

लेविन: विलक्षण। अब, जॉन, आपने क्वांटम सिद्धांत में कुछ सबसे मायावी और चुनौतीपूर्ण अवधारणाओं को समझने की कोशिश में अपना बहुत सारा जीवन बिताया है। सैद्धांतिक भौतिकी और क्वांटम टेलीपोर्टेशन के अध्ययन के बारे में ऐसा क्या है जो आपको खुशी देता है?

प्रीस्किल: खैर, मेरा मनोरंजन करना बहुत आसान है, इसलिए बहुत सी चीजें मुझे खुशी देती हैं। लेकिन प्रश्न और उत्तर दोनों ही आनंद ला सकते हैं। जो विचार, आप जानते हैं, आपने पहले कभी नहीं सुने हैं और आपको एहसास है कि वे गहरे और आकर्षक हैं, आनंद ला सकते हैं। इसलिए जब मैंने पहली बार सराहना की कि हम सैद्धांतिक रूप से - और मुझे लगता है कि अंततः व्यवहार में - क्वांटम कंप्यूटर बना सकते हैं जो इतने शक्तिशाली हैं कि वे उन समस्याओं को हल करने में सक्षम होंगे जिन्हें हम कभी भी हल नहीं कर पाएंगे यदि यह एक शास्त्रीय दुनिया होती, तो वह इतने गहरे और दिलचस्प विचार का सामना करना एक तरह से सबसे खुशी के क्षणों में से एक था। और इसके बारे में सोचने से अंततः मुझे अपने शोध की दिशा बदलने के लिए प्रेरित होना पड़ा।

लेविन: यह बहुत सुंदर चीज़ है. हम क्वांटम टेलीपोर्टेशन की अविश्वसनीय प्रकृति और संभावित अनुप्रयोगों के बारे में कैलटेक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जॉन प्रेस्किल से बात कर रहे हैं। जॉन, आज हमारे साथ रहने के लिए आपका बहुत-बहुत धन्यवाद।

प्रीस्किल: मैंने बहुत अच्छा समय बिताया, जन्ना। धन्यवाद।

लेविन: मैं भी। बात करना हमेशा मज़ेदार होता है। 'जल्द ही.

[थीम नाटक]

लेविन: "द जॉय ऑफ व्हाय" एक पॉडकास्ट है क्वांटा पत्रिकाद्वारा समर्थित एक संपादकीय स्वतंत्र प्रकाशन सिमंस फाउंडेशन. सिमंस फाउंडेशन के फंडिंग निर्णयों का इस पॉडकास्ट या इसमें विषयों, मेहमानों या अन्य संपादकीय निर्णयों के चयन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। क्वांटा पत्रिका.

"द जॉय ऑफ व्हाई" का निर्माण किया गया है पीआरएक्स प्रोडक्शंस. प्रोडक्शन टीम केटलीन फॉल्ड्स, लिविया ब्रॉक, जेनेवीव स्पॉन्सलर और मेरिट जैकब हैं। पीआरएक्स प्रोडक्शंस के कार्यकारी निर्माता जॉक्लिन गोंजालेस हैं। मॉर्गन चर्च और एडविन ओचोआ ने अतिरिक्त सहायता प्रदान की। से क्वांटा पत्रिका, जॉन रेनी और थॉमस लिन ने मैट कार्लस्ट्रॉम, सैमुअल वेलास्को, नोना ग्रिफिन, अर्लीन सैन्टाना और मैडिसन गोल्डबर्ग के सहयोग से संपादकीय मार्गदर्शन प्रदान किया।

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