बीसवीं सदी के मध्य से, वैज्ञानिक हमारे सौर मंडल से परे बुद्धिमान जीवन के प्रमाण की तलाश में हैं। उस समय के अधिकांश समय के लिए, वैज्ञानिक जो अलौकिक बुद्धिमत्ता (SETI) की खोज में लगे हुए हैं, उन्होंने तकनीकी गतिविधि के संकेतों की खोज के लिए रेडियो खगोल विज्ञान सर्वेक्षणों पर भरोसा किया है (उर्फ। ' तकनीकी हस्ताक्षर ')। साथ में 4,375 एक्सोप्लैनेट की पुष्टि (और गिनती!) निकट भविष्य में और भी अधिक प्रयास होने की उम्मीद है।
इन प्रयासों की प्रत्याशा में, शोधकर्ता अन्य संभावित तकनीकी हस्ताक्षरों पर विचार कर रहे हैं जिनकी हमें तलाश करनी चाहिए। के अनुसार माइकल हिप्पके , में एक अतिथि विद्वान यूसी बर्कले सेटी अनुसंधान केंद्र , क्वांटम संचार को शामिल करने के लिए खोज का विस्तार भी किया जाना चाहिए। एक ऐसे युग में जहां क्वांटम कंप्यूटिंग और संबंधित प्रौद्योगिकियां फलने-फूलने वाली हैं, यह कहीं और उनके संकेतों को देखने के लिए समझ में आता है।
हाल के वर्षों में तकनीकी हस्ताक्षरों की खोज, और जो सबसे अधिक आशाजनक है, नए सिरे से रुचि का विषय रहा है। यह बड़े हिस्से में इस तथ्य के कारण है कि अगली पीढ़ी के दूरबीनों का उपयोग करके अनुवर्ती अध्ययन के लिए हजारों एक्सोप्लैनेट उपलब्ध हैं जो आने वाले वर्षों में चालू होंगे। 'ब्रह्मांडीय घास के ढेर' में सुइयों की खोज करने वाले इन उपकरणों के साथ, ज्योतिषविदों को यह स्पष्ट होना चाहिए कि क्या देखना है।
में सितंबर 2018 , NASA ने होस्ट किया a तकनीकी हस्ताक्षर कार्यशाला , जो उनकी रिहाई के बाद किया गया था तकनीकी हस्ताक्षर रिपोर्ट . 2020 के अगस्त तक, NASA और The ब्लू मार्बल संस्थान एक और बैठक प्रायोजित - टेक्नोक्लाइम्स 2020 - भविष्य की खोजों के लिए अवधारणाओं पर चर्चा करने के लिए जो सामान्य रेडियो संकेतों से परे तकनीकी हस्ताक्षरों की तलाश करेंगे। एक ऐसे व्यक्ति के रूप में जिसने अपना पेशेवर जीवन SETI को समर्पित किया है, हिप्पके के पास पेश करने के लिए कई अंतर्दृष्टि हैं।
इस प्रकार खोज
जैसा कि उन्होंने अपने अध्ययन में उल्लेख किया है, आधुनिक SETI प्रयास 1959 में शुरू हुए जब प्रसिद्ध SETI अग्रणी ज्यूसेप कोकोनी और भौतिक विज्ञानी फिलिप मॉरिसन (उस समय कॉर्नेल विश्वविद्यालय के दोनों) ने अपना मौलिक पत्र प्रकाशित किया, ' इंटरस्टेलर कम्युनिकेशंस की खोज ।' इस पत्र में, Coccini और Morrison ने रेडियो स्पेक्ट्रम में नैरो-बैंड सिग्नल की तलाश करके बुद्धिमान जीवन के संकेतों की खोज करने की सिफारिश की।
इसके बाद दो साल बाद आर.एन. श्वार्ट्ज और सी.एच. शहर के रक्षा विश्लेषण संस्थान (आईडीए) वाशिंगटन डीसी में अपने पेपर में, ' ऑप्टिकल मासर्स द्वारा इंटरस्टेलर और इंटरप्लेनेटरी कम्युनिकेशन , 'उन्होंने प्रस्तावित किया कि माइक्रोवेव लेजर से ऑप्टिकल पल्स ब्रह्मांड में संदेश भेजने वाले अलौकिक बुद्धि (ईटीआई) का संकेत हो सकता है।
लेकिन जैसा कि हिप्पके ने नोट किया है, छह दशक और बाद में एक सौ से अधिक समर्पित खोज कार्यक्रम, इन विशेष तकनीकी हस्ताक्षरों की तलाश करने वाले सर्वेक्षणों में कुछ भी ठोस नहीं निकला है। यह कहना नहीं है कि वैज्ञानिक अब तक गलत हस्ताक्षरों की तलाश में हैं, लेकिन यह एक व्यापक जाल डालने पर विचार करने के लिए उपयोगी हो सकता है। हिप्पके के रूप में व्याख्या की उसके पेपर में:
'हम नैरो-बैंड लाइटहाउस विस्फोटों की तलाश कर रहे हैं (और तलाश करते रहना चाहिए), भले ही हमें अभी तक कोई नहीं मिला है। साथ ही, हमारी खोज का विस्तार करना संभव है ... कभी-कभी खगोल विज्ञान विभागों के हॉलवे में यह तर्क दिया जाता है कि हमें 'बस सही बैंड में ट्यून करना होगा' और - वॉयला - गैलेक्टिक संचार चैनल से जुड़ा होगा।'
आकाशगंगा के मध्य क्षेत्र की तस्वीर क्रेडिट: यूसीएलए सेटी समूह/यूरी बेलेट्स्की, कार्नेगी लास कैम्पानास वेधशाला
एक क्वांटम क्रांति
जबकि क्वांटम प्रोसेसर बनाने के लगभग सभी प्रयास अपेक्षाकृत हाल के हैं (सदी की शुरुआत के बाद से), अवधारणा ही 1970 के दशक की शुरुआत की है। यह इस समय था कि उस समय कोलंबिया विश्वविद्यालय में प्रोफेसर भौतिकी के प्रोफेसर स्टीफन वीसनर ने प्रस्ताव दिया था कि सुपरपोजिशन के सिद्धांत का लाभ उठाकर जानकारी को सुरक्षित रूप से कोडित किया जा सकता है।
यह सिद्धांत एक इलेक्ट्रॉन के 'स्पिन' को बताता है, एक मौलिक संपत्ति जिसे 'ऊपर' या 'नीचे' उन्मुख किया जा सकता है, अनिश्चित है - जिसका अर्थ है कि यह एक या दोनों एक साथ हो सकता है। इसलिए जब एक अप या डाउन स्पिन शून्य और बाइनरी कोड के समान होता है, तो सुपरपोजिशन सिद्धांत का अर्थ है कि क्वांटम कंप्यूटर किसी भी समय गणना की अधिक संख्या में तेजी से प्रदर्शन कर सकते हैं।
अधिक कार्य करने की क्षमता से परे, हिप्पके चार संभावित कारणों की पहचान करता है कि एक ईटीआई क्वांटम संचार का विकल्प क्यों चुनेगा। इनमें 'गेट-कीपिंग,' क्वांटम वर्चस्व, सूचना सुरक्षा और सूचना दक्षता शामिल हैं। 'उन्हें सुरक्षा और सूचना दक्षता के संबंध में शास्त्रीय संचार पर पसंद किया जाता है, और वे पिछली सभी खोजों में पता लगाने से बच गए होंगे,' वे लिखते हैं।
कंप्यूटर का उपयोग पिछली शताब्दी में अलग-अलग मशीनों से लेकर विश्वव्यापी वेब तक और संभवतः भविष्य में एक इंटरप्लानेटरी नेटवर्क के रूप में विकसित हुआ है। भविष्य की ओर देखते हुए, हिप्पके का तर्क है कि यह विश्वास करना दूर की कौड़ी नहीं है कि मानवता एक अंतरतारकीय क्वांटम नेटवर्क पर भरोसा कर सकती है जो वितरित क्वांटम कंप्यूटिंग और लंबी दूरी पर qubits के संचरण को सक्षम बनाता है।
क्वांटम उलझाव की कल्पना की। क्रेडिट: डिस्कवरी न्यूज
इस धारणा के आधार पर कि मानवता एक बाहरी नहीं है, बल्कि आदर्श (उर्फ। कोपरनिकन सिद्धांत) का प्रतिनिधि है, यह मान लेना तर्कसंगत है कि एक उन्नत ईटीआई ने पहले से ही ऐसा नेटवर्क बनाया होगा। क्वांटम संचार में मानवता के शोध के आधार पर, हिप्पके चार संभावित तरीके हैं। पहला 'ध्रुवीकरण एन्कोडिंग' है, जो डेटा का प्रतिनिधित्व करने के लिए प्रकाश के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण पर निर्भर करता है।
दूसरी विधि में फोटॉन की 'फॉक स्टेट' शामिल है, जहां एक सिग्नल को कणों और वैक्यूम (बाइनरी कोड के समान) की एक विचारशील संख्या के बीच बारी-बारी से एन्कोड किया जाता है। शेष दो विकल्पों में टाइम-बिन एन्कोडिंग शामिल है - जहां जल्दी और देर से आगमन का उपयोग किया जाता है - या प्रकाश एन्कोडिंग की सुसंगत स्थिति, जहां बाइनरी कोड को अनुकरण करने के लिए प्रकाश को आयाम-निचोड़ा या चरण-निचोड़ा जाता है।
सुरक्षा और सर्वोच्चता
तकनीकी रूप से उन्नत प्रजातियों के लिए क्वांटम संचार पेश करने वाले कई लाभों में से, गेट-कीपिंग विशेष रूप से दिलचस्प है क्योंकि इसके प्रभाव SETI के लिए हो सकते हैं। आखिरकार, हम जो मानते हैं, उसके बीच असमानता हमारे ब्रह्मांड में बुद्धिमान जीवन की सांख्यिकीय संभावना है और इसके लिए सबूतों की कमी (उर्फ। फर्मी विरोधाभास) स्पष्टीकरण के लिए चिल्लाती है। जैसा कि हिप्पके कहते हैं:
'ईटीआई जानबूझकर कम उन्नत सभ्यताओं के लिए संचार को अदृश्य बनाना चुन सकता है। शायद अधिकांश या सभी उन्नत सभ्यताओं को 'बंदरों' को गांगेय चैनल से बाहर रखने की आवश्यकता महसूस होती है, और सदस्यों को केवल एक निश्चित तकनीकी न्यूनतम से ऊपर भाग लेने दें। क्वांटम संचार में महारत हासिल करना इस सीमा को दर्शा सकता है। ”
क्वांटम संचार के विचार पर पहली बार 1979 में ल्यूबेल्स्की (पोलैंड) में मारिया क्यूरी-स्कोलोडोव्स्का विश्वविद्यालय में खगोल भौतिकी के प्रोफेसर मिएज़िस्लाव सुबोटोविज़ द्वारा तर्क दिया गया था। एक पेपर में जिसका शीर्षक था ' न्यूट्रिनो बीम द्वारा इंटरस्टेलर संचार , 'सुबोटोविज़ ने तर्क दिया कि इस पद्धति द्वारा प्रस्तुत की गई कठिनाइयाँ पर्याप्त रूप से उन्नत अलौकिक सभ्यता (ETC) के लिए एक विक्रय बिंदु होंगी।
संचार के ऐसे साधन का चयन करके जिसमें इतना छोटा क्रॉस-सेक्शन है, एक ईटीसी केवल उसी तरह की उन्नत प्रजातियों के साथ संवाद करने में सक्षम होगा। हालांकि, हिप्पके ने कहा, इससे न्यूट्रिनो के उलझे हुए जोड़े का पता लगाना भी लगभग असंभव हो जाता है। इस कारण से, उलझे हुए फोटॉन न केवल गेट-कीपिंग के लिए प्रदान करेंगे, बल्कि उन्हें प्राप्त करने वाले लोगों द्वारा भी पता लगाया जा सकेगा।
इसी तरह, क्वांटम संचार भी उस सुरक्षा के कारण बेहतर है, जिसके लिए यह अनुमति देता है, जो मुख्य कारणों में से एक है कि यहां पृथ्वी पर प्रौद्योगिकी विकसित की जा रही है। क्वांटम कुंजी वितरण (QKD) दो पक्षों को एक साझा कुंजी बनाने में सक्षम बनाता है जिसका उपयोग गुप्त संदेशों को एन्क्रिप्ट और डिक्रिप्ट करने के लिए किया जा सकता है। सिद्धांत रूप में, यह एक नए युग की ओर ले जाएगा जहां एन्क्रिप्टेड संचार और डेटाबेस पारंपरिक साइबर हमलों से प्रतिरक्षित हैं।
इसके अलावा, QKD के पास दोनों पक्षों को उनके संदेशों को इंटरसेप्ट करने का प्रयास करने वाले संभावित तीसरे पक्ष का पता लगाने देने का अनूठा लाभ है। क्वांटम यांत्रिकी के आधार पर, क्वांटम प्रणाली को मापने का कोई भी प्रयास किसी भी उलझे हुए कणों के तरंग कार्य को ध्वस्त कर देगा। यह प्रणाली में पता लगाने योग्य विसंगतियों का उत्पादन करेगा, जो तुरंत लाल झंडे भेज देगा। हिप्पके ने कहा:
'हम नहीं जानते कि ईटीआई सुरक्षित अंतरतारकीय संचार को महत्व देता है या नहीं, लेकिन यह निश्चित रूप से विशाल सभ्यताओं के लिए एक लाभकारी उपकरण है जिसमें आज मानवता की तरह कार्य शामिल हैं। इसलिए, यह प्रशंसनीय है कि भविष्य के मानव (या ईटीआई) एक सुरक्षित इंटरस्टेलर नेटवर्क को लागू करने की इच्छा रखते हैं।'
क्वांटम कंप्यूटिंग का एक अन्य प्रमुख लाभ अपने डिजिटल समकक्षों की तुलना में तेजी से समस्याओं को हल करने की क्षमता है - जिसे 'क्वांटम वर्चस्व' के रूप में जाना जाता है। क्लासिक उदाहरण है शोर का एल्गोरिदम , फ़ैक्टरिंग पूर्णांकों के लिए एक बहुपद-समय क्वांटम एल्गोरिथम जिसे एक पारंपरिक कंप्यूटर को हल करने में वर्षों लगेंगे, लेकिन एक क्वांटम कंप्यूटर मात्र सेकंड में क्रैक हो सकता है।
क्वांटम उलझाव की कल्पना की। श्रेय: भौतिकी विभाग, HKUST
पारंपरिक कंप्यूटिंग में, सार्वजनिक-कुंजी एन्क्रिप्शन (जैसे RSA-2048 एन्क्रिप्शन ) गणितीय कार्यों को नियोजित करता है जो गणना करने में बहुत कठिन और समय लेने वाले होते हैं। यह देखते हुए कि वे तेजी से अधिक संख्या में कार्यों को समायोजित कर सकते हैं, यह अनुमान लगाया गया है कि एक क्वांटम कंप्यूटर लगभग दस सेकंड में उसी एन्क्रिप्शन को क्रैक कर सकता है।
अंतिम, लेकिन कम से कम, अधिक फोटॉन सूचना दक्षता (PIE) है जो क्वांटम संचार शास्त्रीय चैनलों पर प्रदान करता है - प्रति फोटॉन बिट्स में मापा जाता है। हिप्पके के अनुसार, क्वांटम संचार बिट्स प्रति फोटॉन दक्षता रेटिंग में एक तिहाई तक सुधार करेगा। इस संबंध में, अधिक कुशल डेटा ट्रांसमिशन की इच्छा क्वांटम नेटवर्क को अपनाने को अनिवार्य बना देगी।
'दूसरे तरीके से बदल दिया, शास्त्रीय चैनल ऊर्जावान रूप से बेकार हैं, क्योंकि वे प्रति फोटॉन सभी सूचना एन्कोडिंग विकल्पों का उपयोग नहीं करते हैं,' वे लिखते हैं। 'आदेश 1/3 का क्वांटम लाभ ज्यादा नहीं लगता है, लेकिन इसे बर्बाद क्यों करें? यह मान लेना तर्कसंगत है कि ईटीआई प्रति यूनिट ऊर्जा से कम के बजाय अधिक सूचना प्रसारित करना पसंद करता है।'
चुनौतियों
बेशक, कोई भी SETI से संबंधित पिच संभावित चुनौतियों का उल्लेख किए बिना पूरी नहीं होगी। शुरुआत के लिए, decoherence की बात है, जहां ऊर्जा (और इसलिए, जानकारी) पृष्ठभूमि के वातावरण में खो जाती है। जहां इंटरस्टेलर स्पेस के माध्यम से प्रसारण का संबंध है, मुख्य मुद्दे दूरी, मुक्त इलेक्ट्रॉन (सौर हवा), इंटरप्लानेटरी धूल, और इंटरस्टेलर माध्यम - धूल और गैस के कम घनत्व वाले बादल हैं।
'आधार रेखा के रूप में, पृथ्वी पर सफल ऑप्टिकल उलझाव प्रयोगों की सबसे बड़ी दूरी 144 किमी है,' हिप्पके कहते हैं। चूँकि पृथ्वी के वायुमंडल का द्रव्यमान घनत्व 1.2 kg m . है-3, इसका मतलब है कि 144 किमी (~ 90 मील) लंबाई के कॉलम से गुजरने वाला सिग्नल 1.728 × 10 के कॉलम घनत्व से निपट रहा था5किलो एम-2. इसके विपरीत, पृथ्वी और निकटतम तारे (प्रॉक्सिमा सेंटॉरी) के बीच स्तंभ घनत्व कम परिमाण के आठ क्रम है (3×10)-8किलो एम-2)
एक और मुद्दा एक सापेक्षतावादी ब्रह्मांड द्वारा लगाया गया विलंब है, जिसका अर्थ है कि निकटतम स्टार सिस्टम को भी संदेश भेजने में वर्षों लगेंगे। नतीजतन, क्वांटम गणना कुछ ऐसा है जो अधिकांश भाग के लिए स्थानीय रूप से किया जाएगा, और संचार नोड्स के बीच केवल संघनित qubits को प्रेषित किया जाएगा। इसे ध्यान में रखते हुए, कुछ संकेत हैं कि आने वाले वर्षों में मानवता की तलाश की जा सकती है।
किसकी तलाश है?
क्वांटम सूचना प्रसारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि के आधार पर, कुछ हस्ताक्षरों के परिणामस्वरूप SETI शोधकर्ता पहचान कर सकते हैं। वर्तमान में, दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम में अवलोकन करने वाली SETI सुविधाएं क्वांटम संचार प्राप्त करने के लिए सुसज्जित नहीं हैं (क्योंकि तकनीक अभी तक मौजूद नहीं है)। हालांकि, वे फोटॉन का पता लगाने, स्पेक्ट्रा प्राप्त करने और ध्रुवीकरण प्रयोग करने के लिए सुसज्जित हैं।
जैसे, हिप्पके का तर्क है, वे अंतरिक्ष के पृष्ठभूमि शोर से संभावित संकेतों को छेड़ने में सक्षम होंगे। यह किसके समान है प्रोफेसर लुबिन 2016 के एक पेपर में सुझाया गया (' डायरेक्टेड इंटेलिजेंस की खोज '), जहां उन्होंने तर्क दिया कि निर्देशित-ऊर्जा प्रणोदन या संचार के लिए उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिकल सिग्नल (लेजर) के परिणामस्वरूप कभी-कभी 'स्पिलोवर' होगा जो पता लगाने योग्य होगा।
उसी तरह, 'गलत' फोटॉन को वेधशालाओं द्वारा एकत्र किया जा सकता है और विभिन्न तकनीकों (अध्ययन में पहचाने गए लोगों सहित) का उपयोग करके एन्कोडिंग के संकेतों के लिए मापा जा सकता है। हिप्पके की सिफारिश की एक संभावित विधि लंबी अवधि की इंटरफेरोमेट्री है, जहां कई उपकरण समय के साथ अंतरिक्ष में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के आयाम और चरण की निगरानी करते हैं और एन्कोडिंग की उपस्थिति को समझने के लिए उनकी तुलना बेसलाइन से करते हैं।
हालांकि एक बात पर ध्यान दिया जाता है: यदि ईटीआई क्वांटम संचार को सुनकर, क्या इससे जानकारी खो नहीं जाएगी? और यदि हां, तो क्या विचाराधीन ई.टी.आई. को इस बात का अहसास नहीं होगा कि हम सुन रहे हैं? यह मानते हुए कि वे पहले हमारे बारे में नहीं जानते थे, उन्हें यकीन है कि यह सब घटने के बाद होगा! कोई यह निष्कर्ष निकाल सकता है कि अधिक उन्नत प्रजातियों की बातचीत पर ध्यान न देना बेहतर होगा!
लेकिन यह एक और दिन के लिए एक सवाल है और बहस के लिए एक और उपजाऊ विषय है (देखें फर्मी के विरोधाभास से परे: 'डार्क फॉरेस्ट' परिकल्पना )
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