Que: What is Quantum technology and the principles of quantum mechanics? Discuss the key domains of the National Quantum Mission. (GS 3, 15 Marks, 250 Words)
प्रश्न. क्वांटम प्रौद्योगिकी क्या है और क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत क्या हैं? राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के प्रमुख डोमेन पर चर्चा करें। (जीएस 3, 15 अंक, 250 शब्द)
Approach:
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Introduction: Describe quantum technology.
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Body: Principles of quantum mechanics; key domains of the National Quantum Mission
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Conclusion: Way forward
Introduction:
A quantum technology is one whose functionality derives from engineering the states of quantum systems. Quantum technology is based on the principles of quantum mechanics. These are the laws of physics that apply to sub-atomic particles, going back to the work of physicists including Niels Bohr, Werner Heisenberg and Erwin Schrödinger in the 1920s.
Principles of Quantum Mechanics:
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Superposition: Superposition is the state in which a quantum particle or system can represent not just one possibility, but a combination of multiple possibilities.
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Entanglement: Entanglement is the process in which multiple quantum particles become correlated more strongly than regular probability allows.
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Interference: Interference is the phenomenon in which entangled quantum states can interact and produce more and less likely probabilities.
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Decoherence: Decoherence is the process in which quantum particles and systems can decay, collapse or change, converting into single states measurable by classical physics.
National Quantum Mission (NQM):
NQM aims to seed, nurture and scale up scientific and industrial R&D and create a vibrant & innovative ecosystem in Quantum Technology (QT).
Key Domains of National Quantum Mission:
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Quantum Computing
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It involves developing necessary hardware, software, algorithms, and protocols for design and development of quantum computing devices like quantum computers.
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Quantum Communication
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It involves the development of satellite-based secure quantum communications between sender and receiver ground stations.
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Quantum Sensing & Metrology
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To develop magnetometers with 1 femto-Tesla/sqrt(Hz) sensitivity in atomic systems and better than 1 pico-Tesla/sqrt(Hz) sensitivity in Nitrogen Vacancy-centers
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Quantum Materials & Devices
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It includes novel materials for fabrication of quantum devices for development of qubits for quantum computing and quantum communication applications, single photon sources/detectors, entangled photon sources for quantum communications, sensing and metrological applications.
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Conclusion:
National Quantum Mission represents a bold and forward-thinking approach to harnessing the power of quantum science and technology for the betterment of society, reaffirming the nation's commitment to scientific excellence, technological leadership, and global competitiveness in the 21st century and beyond.
दृष्टिकोण:
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परिचय: क्वांटम प्रौद्योगिकी का संक्षिप्त परिचय।
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मुख्य भाग: क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत; राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के प्रमुख डोमेन।
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निष्कर्ष: आगे की राह।
परिचय:
क्वांटम प्रौद्योगिकी वह है, जिसकी कार्यक्षमता क्वांटम प्रणालियों की अवस्थाओं की इंजीनियरिंग से प्राप्त होती है। क्वांटम प्रौद्योगिकी, क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों पर आधारित है। ये भौतिकी के नियम हैं जो उप-परमाणु कणों पर लागू होते हैं, जो 1920 के दशक में नील्स बोहर, वर्नर हाइजेनबर्ग और एर्विन श्रोडिंगर सहित भौतिकविदों के काम पर वापस जाते हैं।
क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत:
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सुपरपोजिशन: सुपरपोजिशन वह अवस्था है, जिसमें एक क्वांटम पार्टिकल या प्रणाली न केवल एक संभावना का प्रतिनिधित्व कर सकती है, बल्कि कई संभावनाओं का संयोजन हो सकती है।
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इंटेंगलमेंट: इंटेंगलमेंट वह प्रक्रिया है, जिसमें कई क्वांटम पार्टिकल नियमित संभावना की तुलना में अधिक मजबूती से सहसंबंधित हो जाते हैं।
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इंटरफेरेंस: इंटरफेरेंस वह घटना है, जिसमें उलझी हुई (इंटेंगल्ड) क्वांटम अवस्थाएँ परस्पर क्रिया कर सकती हैं और अधिक और कम संभावित संभावनाएँ उत्पन्न कर सकती हैं।
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डिकोहेरेंस: डिकोहेरेंस वह प्रक्रिया है, जिसमें क्वांटम पार्टिकल्स और प्रणालीगत क्षय, पतन या परिवर्तन कर सकते हैं, क्लासिकल भौतिकी द्वारा मापने योग्य (स्केलेबल) एकल अवस्थाओं में परिवर्तित हो सकते हैं।
राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (एनक्यूएम):
एनक्यूएम का उद्देश्य वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुसंधान एवं विकास को बढ़ावा देना, पोषित करना और बढ़ाना तथा क्वांटम प्रौद्योगिकी में एक जीवंत और अभिनव पारिस्थितिकी तंत्र बनाना है।
राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के प्रमुख डोमेन:
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क्वांटम कंप्यूटिंग
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इसमें क्वांटम कंप्यूटर जैसे क्वांटम कंप्यूटिंग उपकरणों के डिजाइन और विकास के लिए आवश्यक हार्डवेयर, सॉफ्टवेयर, एल्गोरिदम और प्रोटोकॉल विकसित करना शामिल है।
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क्वांटम कम्यूनिकेशन
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इसमें प्रेषक और रिसीवर ग्राउंड स्टेशनों के बीच उपग्रह-आधारित सुरक्षित क्वांटम कम्यूनिकेशन का विकास शामिल है।
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क्वांटम सेंसिंग और मेट्रोलॉजी
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परमाणु प्रणालियों में 1 फेम्टो-टेस्ला/sqrt(Hz) संवेदनशीलता (सेन्सिटिविटी) और नाइट्रोजन रिक्ति-केंद्रों में 1 पिको-टेस्ला/sqrt(Hz) संवेदनशीलता (सेन्सिटिविटी) से बेहतर मैग्नेटोमीटर विकसित करना।
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क्वांटम मैटेरियल एवं उपकरण
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इसमें क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम कम्यूनिकेशन अनुप्रयोगों, एकल फोटॉन स्रोतों/डिटेक्टरों, क्वांटम कम्यूनिकेशन, सेंसिंग और मेट्रोलॉजिकल अनुप्रयोगों के लिए उलझे हुए (इंटेंगल्ड) फोटॉन स्रोतों के लिए क्यूबिट के विकास हेतु क्वांटम उपकरणों के निर्माण के लिए नवीन मैटेरियल शामिल है।
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निष्कर्ष:
राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (एनक्यूएम) समाज की बेहतरी के लिए क्वांटम विज्ञान और प्रौद्योगिकी की शक्ति का दोहन करने के लिए एक साहसिक और दूरदर्शी दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करता है, जो 21वीं सदी और उसके बाद वैज्ञानिक उत्कृष्टता, तकनीकी नेतृत्व और वैश्विक प्रतिस्पर्धात्मकता के लिए राष्ट्र की प्रतिबद्धता की पुष्टि करता है।
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