কোয়ান্টাম ডাইস: বিজ্ঞানীরা জড়িয়ে থাকা ফোটনগুলি থেকে সত্য এলোমেলোভাবে ব্যবহার করেন

তবে আপনি কীভাবে জানবেন যে একটি এলোমেলো সংখ্যা সত্যই এলোমেলো? শাস্ত্রীয় কম্পিউটার অ্যালগরিদমগুলি কেবল সিউডো-এলোমেলো সংখ্যা তৈরি করতে পারে এবং অ্যালগরিদম বা সিস্টেম সম্পর্কে পর্যাপ্ত জ্ঞানযুক্ত কেউ এটিকে হেরফের করতে পারে বা পরবর্তী সংখ্যার পূর্বাভাস দিতে পারে। হাতের স্লাইটে বিশেষজ্ঞ একটি মাথা বা লেজের ফলাফলের গ্যারান্টি দিতে একটি মুদ্রা ফ্লিপকে ছুঁড়ে ফেলতে পারে। এমনকি সবচেয়ে সতর্ক মুদ্রা ফ্লিপগুলিতেও পক্ষপাতিত্ব থাকতে পারে; পর্যাপ্ত অধ্যয়ন সহ, তাদের ফলাফলগুলি পূর্বাভাস দেওয়া যেতে পারে।

“সত্যিকারের এলোমেলোতা এমন একটি বিষয় যা মহাবিশ্বের কোনও কিছুই আগেই ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারে না,” জাতীয় স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড টেকনোলজির (এনআইএসটি) ইনস্টিটিউট (এনআইএসটি) এর পদার্থবিজ্ঞানী ক্রিস্টার শামম বলেছেন। এমনকি যদি কোনও এলোমেলো সংখ্যা জেনারেটর প্রকৃতিতে আপাতদৃষ্টিতে এলোমেলো প্রক্রিয়া ব্যবহার করে তবে এই সংখ্যাগুলি সত্যই এলোমেলো, শাম যোগ করা হয়েছে তা যাচাই করা শক্ত হবে।

আইনস্টাইন বিশ্বাস করেছিলেন যে প্রকৃতি এলোমেলো নয়, বিখ্যাতভাবে বলেছিল, “God শ্বর মহাবিশ্বের সাথে ডাইস খেলেন না।” বিজ্ঞানীরা তখন থেকে প্রমাণ করেছেন যে আইনস্টাইন ভুল ছিল। ডাইস বা কম্পিউটার অ্যালগরিদমের বিপরীতে, কোয়ান্টাম মেকানিক্স সহজাতভাবে এলোমেলো। বেল টেস্ট নামে একটি কোয়ান্টাম পরীক্ষা চালানো, শামম এবং তার দল সত্য কোয়ান্টাম এলোমেলোতার এই উত্সটিকে একটি ট্রেসযোগ্য এবং শংসাপত্রযোগ্য এলোমেলো-নম্বর পরিষেবাতে রূপান্তরিত করেছে।

শামম বলেছিলেন, “যদি God শ্বর মহাবিশ্বের সাথে ডাইস খেলেন, তবে আপনি এটিকে মহাবিশ্বের অনুমতি দেয় এমন সেরা এলোমেলো নম্বর জেনারেটরে পরিণত করতে পারেন,” শামম বলেছিলেন। “আমরা সত্যিই সেই পরীক্ষাটি ল্যাব থেকে বাইরে নিয়ে যেতে এবং এটিকে একটি দরকারী পাবলিক সার্ভিসে পরিণত করতে চেয়েছিলাম।”

এটি ঘটানোর জন্য, কলোরাডো বোল্ডার বিশ্ববিদ্যালয়ের এনআইএসটি গবেষকরা এবং তাদের সহকর্মীরা কলোরাডো বিশ্ববিদ্যালয়ের র্যান্ডমনেস বেকন (কার্বি) তৈরি করেছিলেন। কার্বি স্বয়ংক্রিয়ভাবে এলোমেলো সংখ্যা উত্পাদন করে এবং যে কোনও ব্যক্তির ব্যবহারের জন্য কোনও ওয়েবসাইটের মাধ্যমে প্রতিদিন এগুলিকে সম্প্রচার করে।

এই পরিষেবার কেন্দ্রবিন্দুতে এনআইএসটি-রান বেল টেস্ট রয়েছে, যা সত্যই এলোমেলো ফলাফল সরবরাহ করে। এই এলোমেলোতা এক ধরণের কাঁচামাল হিসাবে কাজ করে যা বাকী গবেষকদের সেটআপটি বীকন দ্বারা প্রকাশিত এলোমেলো সংখ্যায় “পরিমার্জন” করে।

বেল টেস্টটি “জড়িয়ে থাকা” ফোটনের জোড়া পরিমাপ করে যার বৈশিষ্ট্যগুলি বিস্তৃত দূরত্বের দ্বারা পৃথক করা সত্ত্বেও সম্পর্কযুক্ত। গবেষকরা যখন কোনও পৃথক কণা পরিমাপ করেন, ফলাফলটি এলোমেলো হয়, তবে এই জুটির বৈশিষ্ট্যগুলি শাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞানের অনুমতিগুলির চেয়ে আরও বেশি সম্পর্কযুক্ত, যা গবেষকদের এলোমেলোতা যাচাই করতে সক্ষম করে। আইনস্টাইন এই কোয়ান্টাম ননলোকালিটিকে “দূরত্বে স্পোকি অ্যাকশন” বলে অভিহিত করেছেন।

এটি প্রথম এলোমেলো নম্বর জেনারেটর পরিষেবা যা এর সংখ্যার উত্স হিসাবে কোয়ান্টাম ননলোকালিটি এবং আজ অবধি এলোমেলো সংখ্যার সর্বাধিক স্বচ্ছ উত্স ব্যবহার করে। কারণ ফলাফলগুলি আগের চেয়ে আরও বেশি পরিমাণে শংসাপত্রযোগ্য এবং সনাক্তযোগ্য।

শামল ব্যাখ্যা করেছিলেন, “কার্বি প্রথম প্রকাশ্যে উপলভ্য পরিষেবাগুলির মধ্যে একটি যা একটি প্রমাণযোগ্য কোয়ান্টাম সুবিধা নিয়ে কাজ করে That এটি আমাদের জন্য একটি বড় মাইলফলক,” শামল ব্যাখ্যা করেছিলেন। “এই এলোমেলো বিটগুলির গুণমান এবং উত্সটি সরাসরি এমনভাবে প্রত্যয়িত করা যেতে পারে যাতে প্রচলিত এলোমেলো সংখ্যা জেনারেটরগুলি অক্ষম হয়।”

এনআইএসটি ২০১৫ সালে প্রথম সম্পূর্ণ পরীক্ষামূলক বেল পরীক্ষাগুলির মধ্যে একটি করেছে, যা দৃ ly ়ভাবে প্রতিষ্ঠিত করেছে যে কোয়ান্টাম মেকানিক্স সত্যই এলোমেলো। 2018 সালে, এনআইএসটি এই বেল পরীক্ষাগুলি ব্যবহার করার পদ্ধতিগুলির অগ্রণী পদ্ধতিগুলি বিশ্বের প্রথম উত্সগুলির প্রথম উত্সগুলি তৈরি করতে।

যাইহোক, এই কোয়ান্টাম পারস্পরিক সম্পর্কগুলি এলোমেলো সংখ্যায় পরিণত করা কঠোর পরিশ্রম। বেল টেস্টের এনআইএসটি -র প্রথম যুগান্তকারী বিক্ষোভের কয়েক ঘন্টা চালানোর জন্য কয়েক মাসের সেটআপ প্রয়োজন ছিল এবং সত্যিকারের এলোমেলোতার 512 বিট উত্পন্ন করতে পর্যাপ্ত ডেটা সংগ্রহ করতে এটি প্রচুর সময় নিয়েছিল। শামম এবং দলটি গত কয়েক বছর ধরে পরীক্ষাটি শক্তিশালী হতে এবং স্বয়ংক্রিয়ভাবে চালানোর জন্য ব্যয় করেছে যাতে এটি চাহিদা অনুযায়ী এলোমেলো সংখ্যা সরবরাহ করতে পারে। অপারেশনের প্রথম 40 দিনের মধ্যে, প্রোটোকল 7,454 প্রচেষ্টার মধ্যে 7,434 বার এলোমেলো সংখ্যা উত্পাদন করেছিল, এটি 99.7% সাফল্যের হার।

প্রক্রিয়াটি একটি বিশেষ ননলাইনার স্ফটিকের অভ্যন্তরে এক জোড়া জড়িয়ে থাকা ফোটন তৈরি করে শুরু হয়। হলের বিপরীত প্রান্তে ফোটনগুলি অপটিকাল ফাইবারের মাধ্যমে পৃথক ল্যাবগুলিতে ভ্রমণ করে। একবার ফোটনগুলি ল্যাবগুলিতে পৌঁছে গেলে তাদের মেরুকরণগুলি পরিমাপ করা হয়। এই পরিমাপের ফলাফলগুলি সত্যই এলোমেলো। এই প্রক্রিয়াটি প্রতি সেকেন্ডে 250,000 বার পুনরাবৃত্তি হয়।

এনআইএসটি এই কোয়ান্টাম মুদ্রার কয়েক মিলিয়ন কলোরাডো বোল্ডার বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি কম্পিউটার প্রোগ্রামে ফ্লিপ করে। বিশেষ প্রক্রিয়াকরণ পদক্ষেপ এবং কঠোর প্রোটোকলগুলি জড়িত ফোটনগুলিতে কোয়ান্টাম পরিমাপের ফলাফলগুলি বাইনারি কোডের 512 এলোমেলো বিট (0 এস এবং 1 এস) এ পরিণত করতে ব্যবহৃত হয়। ফলাফলটি এলোমেলো বিটের একটি সেট যা আইনস্টাইনও নয়, কেউও ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারত না। কিছুটা অর্থে, এই সিস্টেমটি মহাবিশ্বের সেরা মুদ্রা ফ্লিপ হিসাবে কাজ করে।

এনআইএসটি এবং এর সহযোগীরা এলোমেলোতা জেনারেশন প্রক্রিয়াটির প্রতিটি পদক্ষেপটি ট্রেস এবং যাচাই করার ক্ষমতা যুক্ত করেছে। তারা টুইন প্রোটোকল তৈরি করেছে, কোয়ান্টাম-সামঞ্জস্যপূর্ণ ব্লকচেইন প্রযুক্তির একটি অভিনব সেট যা একাধিক বিভিন্ন সত্তাকে বেল পরীক্ষা থেকে এলোমেলোতা উত্পন্ন করতে এবং প্রত্যয়িত করতে একত্রে কাজ করতে সক্ষম করে। টোয়াইন প্রোটোকল একটি হ্যাশ সহ বীকনের জন্য প্রতিটি সেট ডেটা চিহ্নিত করে। ডিজিটাল ফিঙ্গারপ্রিন্ট সহ ডেটা সেটগুলি চিহ্নিত করতে ব্লকচেইন প্রযুক্তিতে হ্যাশগুলি ব্যবহৃত হয়, যার প্রতিটি ব্লক ডেটা সনাক্ত এবং যাচাই -বাছাই করার অনুমতি দেয়।

ট্যুইন প্রোটোকল যে কোনও ব্যবহারকারীকে প্রতিটি এলোমেলো সংখ্যার পিছনে ডেটা যাচাই করার অনুমতি দেয়, কলোরাডো বোল্ডার বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রকল্পের গবেষণা সহকারী জ্যাস্পার প্যালফ্রি ব্যাখ্যা করেছিলেন। প্রোটোকলটি অন্যান্য এলোমেলো নম্বর বেকনগুলিকে হ্যাশ গ্রাফে যোগ দিতে দিতে প্রসারিত হতে পারে, এলোমেলোভাবে এমন একটি নেটওয়ার্ক তৈরি করে যা প্রত্যেকে অবদান রাখে তবে কোনও পৃথক নিয়ন্ত্রণ নেই।

এই হ্যাশ চেইনগুলিকে জড়িত করে টাইমস্ট্যাম্প হিসাবে কাজ করে, বেকনের জন্য ডেটা একসাথে একটি ট্রেসযোগ্য ডেটা কাঠামোর সাথে সংযুক্ত করে। এটি সুরক্ষাও সরবরাহ করে, টোয়াইন প্রোটোকল অংশগ্রহণকারীদের তাত্ক্ষণিকভাবে ডেটা ম্যানিপুলেশন স্পট করার অনুমতি দেয়।

প্যালফ্রি যোগ করেছেন, “টুইন প্রোটোকল আমাদের এই সমস্ত অন্যান্য বেকনকে বিশ্বাসের টেপস্ট্রিগুলিতে একত্রিত করতে দেয়।”

একটি জটিল কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের সমস্যাটিকে একটি সরকারী সেবায় পরিণত করা ঠিক এই কারণেই এই কাজটি প্রকল্পের স্নাতক শিক্ষার্থী গৌতম কাভুরির কাছে আবেদন করেছিল। পুরো প্রক্রিয়াটি ওপেন সোর্স এবং জনসাধারণের জন্য উপলব্ধ, যে কাউকে কেবল তাদের কাজ পরীক্ষা করে না, এমনকি তাদের নিজস্ব এলোমেলো নম্বর জেনারেটর তৈরি করতে বীকনকেও তৈরি করতে দেয়।

কার্বিকে যে কোনও জায়গায় ব্যবহার করা যেতে পারে, এলোমেলো সংখ্যার একটি স্বতন্ত্র, পাবলিক উত্স কার্যকর হবে, যেমন জুরি প্রার্থীদের নির্বাচন করা, নিরীক্ষণের জন্য এলোমেলো নির্বাচন করা বা পাবলিক লটারির মাধ্যমে সংস্থান নির্ধারণ করা।

“আমি দরকারী এমন কিছু তৈরি করতে চেয়েছিলাম It’s এটি এই দুর্দান্ত জিনিস যা মৌলিক বিজ্ঞানের কাটিয়া প্রান্ত,” কাভুরি যোগ করেছেন। “এনআইএসটি এমন একটি জায়গা যেখানে আপনার কাছে এমন প্রকল্পগুলি অনুসরণ করার স্বাধীনতা রয়েছে যা উচ্চাভিলাষী তবে আপনাকে কিছু দরকারীও দেবে।”