सी-डॉट का भारत क्वांटम एलायंस

भारत के लिए क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियों का सहयोगात्मक विकास

भारत और क्वांटम संचार

सूचना के इस युग में सर्वव्यापी, किफायती, विश्वसनीय और सुरक्षित डिजिटल संचार हर देश की जरूरत है। इंटरनेट पर भारी मात्रा में डेटा उपलब्ध है जो किसी देश के साथ-साथ व्यक्तियों की आर्थिक और सामाजिक सुरक्षा के लिए संभावित जोखिम पैदा कर सकता है। आधुनिक संचकी गोपनीयता बनाए रखने के लिए एन्क्रिप्शन पर बहुत अधिक निर्भर हैं। किसी भी क्रिप्टोग्राफ़िक एल्गोरिदम में, सूचना सुरक्षा पूरी तरह से कुंजियों की गोपनीयता पर निर्भर करती है। आज के अत्याधुनिक सार्वजनिक कुंजी इन्फ्रास्ट्रक्चर (पीकेआई), जिसका उपयोग दुनिया भर में इंटरनेट को सुरक्षित करने के लिए किया जाता है, गणना की जाती है कि सबसे उन्नत त्री कंप्यूटर के लिए भी, उचित समय में एक बहुत बड़े पूर्णांक के अभाज्य गुणनखंडन जैसे कुछ गणितीय कार्य करना लगभग असंभव है। हालाँकि, क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम एल्गोरिदम में तेजी से प्रगति के साथ, यह धारणा बहुत मजबूत नहीं है। क्वांटम सर्वोच्चता हासिल करने के लिए दुनिया भर के शोधकर्ताओं के कई दावे (यानी, उचस्त्रीय कंप्यूटर के लिए असंभव है) एक प्रतिद्वंद्वी के सामने मॉडर्न क्रिप्टोग्राफ़िक सिस्टम की भेद्यता की ओर इशारा करते हैं। क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके गणितीय संचालन करना जो अन्यथा एक शास्त्रीय कंप्यूटर के लिए असंभव है।

भारत की डिजिटल अर्थव्यवस्था का लक्ष्य वर्ष 2025 तक 1 ट्रिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचना है, जो मुख्य रूप से इंटरनेट के बढ़ते प्रसार, मोबाइल डेटा के विकास और सोशल मीडिया की लोकप्रियता से प्रेरित है। क्वांटम प्रौद्योगिकियों की श्रेणी को उन प्रमुख तकनीकी व्यवधानों में से एक माना जा रहा है जो संपूर्ण कंप्यूटेशन, संचार और एन्क्रिप्शन के प्रतिमान को बदल देंगी। यह माना जाता है कि जो देश इस उभरते हुए क्षेत्र में बढ़त हासिल करेंगे, उन्हें बहु-आयामी आर्थिक विकास और प्रमुख नेतृत्व की भूमिका में अधिक लाभ मिलेगा, और सर्वोच्चता प्राप्त करने के लिए प्रमुख अनुसंधान की आवश्यकता है। क्वांटम प्रौद्योगिकियों की संभावनाओं को पहचानते हुए, भारत सरकार ने अपने बजट 2020-21 में क्वांटम प्रौद्योगिकियों और अनुप्रयोगों पर राष्ट्रीय मिशन (एनएम-क्यूटीए) की घोषणा की, जो चार क्षेत्रों में फैला हुआ है - क्वांटम कंप्यूटिंग, क्वांटम संचार, क्वांटम सेंसिंग और मेट्रोलॉजी, और क्वांटम सामग्री और उपकरण।

इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियाँ भारत की डिजिटल सुरक्षा और विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने जा रही हैं, यह भारतीय निजी उद्योगों और सरकार दोनों के लिए अनिवार्य है कि वे मिलकर स्वदेशी अनुसंधान और विकास में निवेश के लिए एक स्थायी मॉडल विकसित करें और अपनाएं। तेजी से विकसित हो रही प्रौद्योगिकियों के इस युग में, जब तक विश्वसनीय स्वदेशी प्रौद्योगिकियाँ विकसित नहीं की जातीं, भारत को उन आयातित प्रौद्योगिकियों पर निर्भर रहना होगा जो न केवल महंगी हैं, बल्कि भारत की डिजिटल सुरक्षा के लिए भी चुनौती हैं। वर्तमान समय से बेहतर कोई समय नहीं हो सकता, जब दुनिया दूसरी क्वांटम क्रांति (पहली क्रांति ट्रांजिस्टर और लेजर जैसे उपकरणों का आविष्कार थी, जिसने इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार उद्योग में क्रांति ला दी) से गुजर रही है, जिसमें क्वांटम यांत्रिक गुणों को नियंत्रित करने और हेरफेर करने की क्षमता एक नए क्षेत्र की श्रेष्ठता की ओर ले जा रही है। स्वास्थ्य और फार्मास्युटिकल उद्योग, बैंकिंग, वित्तीय सेवाएं और बीमा (BFSI), दूरसंचार और आईटी, इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT), उपयोगिताओं, सैन्य और सरकारी क्षेत्रों में क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियों के विकास से कई व्यावसायिक अनुप्रयोग उभर सकते हैं।

C-DOT का 'भारत क्वांटम गठबंधन' पहल

सेंटर फॉर डेवलपमेंट ऑफ टेलीमैटिक्स (C-DOT) भारत सरकार के दूरसंचार विभाग (DOT) का एक प्रमुख टेलीकॉम तकनीकी केंद्र है। C-DOT के पास स्वदेशी डिज़ाइन, विकास, और उत्पादन में 3 दशकों से अधिक का अनुसंधान और विकास का अनुभव है, जो विशेष रूप से भारतीय परिदृश्य के लिए उपयुक्त टेलीकॉम प्रौद्योगिकियों से संबंधित है। यह भारतीय टेलीकॉम नेटवर्क की डिजिटलीकरण तकनीकों के अग्रणी रहा है। C-DOT के उत्पाद पोर्टफोलियो में टेलीकोम प्रौद्योगिकियों की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है, जिसमें स्विचिंग और रूटिंग, ऑप्टिकल संचार, वायरलेस संचार, मोबाइल प्रौद्योगिकियाँ, नेटवर्क सुरक्षा, उन्नत एन्क्रिप्शन तकनीकें और पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी आधारित समाधान, नेटवर्क प्रबंधन, M2M/IoT, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस/मशीन लर्निंग और अन्य टेलीकॉम सॉफ्टवेयर शामिल हैं।

क्वांटम संचार के क्षेत्र में, C-DOT ने वितरित चरण संदर्भ (DPR) प्रोटोकॉल पर आधारित क्वांटम की वितरण (QKD) प्रणाली को स्वदेशी रूप से विकसित किया है। C-DOT ने इस क्षेत्र में भारतीय पेटेंट कार्यालय में कई पेटेंट दायर किए हैं और एक पेटेंट पहले ही स्वीकृत हो चुका है। क्वांटम ऑप्टिकल संचार प्रौद्योगिकियों के विकास और तैनाती में सहयोग के लिए प्रमुख अनुसंधान प्रयोगशालाओं और शैक्षणिक संस्थानों के साथ समझौतों पर हस्ताक्षर किए गए हैं। C-DOT ने QKD प्रणाली के क्वांटम चैनल और क्लासिकल चैनल को एक ही मौजूदा फाइबर पर नेटवर्क ट्रैफिक ले जाने के लिए मल्टीप्लेक्स करने का समाधान भी विकसित किया है। यह समाधान क्वांटम चैनल के लिए डार्क फाइबर की आवश्यकता को समाप्त करता है और ग्रीनफील्ड तैनाती के लिए उपयुक्त है। यह समाधान ब्राउनफील्ड तैनाती के लिए भी अनुकूलन योग्य है। C-DOT ने माप डिवाइस-स्वतंत्र (MDI) QKD प्रोटोकॉल पर आधारित QKD प्रणाली के विकास की शुरुआत भी की है, जो वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध एकल-फोटन डिटेक्टर्स में खामियों का फायदा उठाने वाले विभिन्न डिटेक्टर-साइड चैनल हमलों के प्रति प्रतिरोधी है।

C-DOT आगामी वर्षों में क्वांटम संचार उत्पादों का एक पूरा सूट प्रदान करने का इरादा रखता है। इसके लिए सरकार द्वारा पर्याप्त बजट आवंटित किया गया है। भारत क्वांटम गठबंधन को DoT के मार्गदर्शन में गठित किया जा रहा है। यह गठबंधन उद्योग, अकादमी, स्टार्टअप्स आदि में चल रहे विभिन्न अनुसंधान और विकास प्रयासों को एकत्र करने के लिए एक छत्र परियोजना का प्रस्ताव करता है। C-DOT परियोजना का प्रबंधन करेगा और आवश्यक समर्थन, जिसमें वित्तीय सहायता शामिल है, प्रदान करेगा ताकि भारत के लिए क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियों का निर्माण और विकास संभव हो सके। C-DOT का भारत क्वांटम गठबंधन नेतृत्व का विस्तार करेगा, सर्वोत्तम प्रथाओं को बढ़ावा देगा, अनुसंधान विचार उत्पन्न करेगा और क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियों के विकास और तैनाती के लिए पारिस्थितिकी तंत्र भागीदारों को तकनीकी और वित्तीय समर्थन प्रदान करेगा।

नीचे सूचीबद्ध संघ इस गठबंधन के तहत स्वदेशी क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए गठित किए जाने का प्रस्तावित हैं:

कंटीन्यूअस वैरिएबल (CV) QKD प्रणाली
माप डिवाइस-स्वतंत्र (MDI) QKD प्रणाली
ट्विन-फील्ड (TF) QKD प्रणाली
चिप-आधारित QKD प्रणाली
क्वांटम सुरक्षित डायरेक्ट संचार (QSDC)
सुपर डेंस कोडिंग
क्वांटम टेलीपोर्टेशन
स्वदेशी QKD प्रोटोकॉल का विकास
QKD प्रणालियों और प्रोटोकॉल्स का सुरक्षा विश्लेषण
क्वांटम संचार में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों और घटकों का स्वदेशी विकास
क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियों के उपयोग मामलों का विकास

प्रत्येक संघ में उद्योग और शैक्षणिक निकायों के सदस्य होंगे जो एक बाजार-तैयार उत्पाद के विकास के लिए विभिन्न सिस्टम/उप-प्रणालियाँ लाएंगे।

QKD आधारित कुंजी जनरेशन प्रणाली के अतिरिक्त, C-DOT ने पोस्ट क्वांटम क्रिप्टोग्राफी (PQC) एल्गोरिदम को समर्थन देने वाले स्वदेशी रूप से विकसित क्वांटम-सुरक्षित उत्पादों का भी विकास किया है, जो NIST (नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी) में मानकीकरण प्रक्रिया में हैं। ये एल्गोरिदम गणितीय रूप से कठिन समस्याओं (लैटिस LWE / कोड आधारित) पर आधारित हैं, जिन्हें क्वांटम कंप्यूटर द्वारा असाध्य माना जाता है। चूंकि PQC आधारित समाधान/उत्पाद कुंजी जनरेशन और वितरण के लिए मौजूदा डेटा नेटवर्क पर इन-बैंड सिग्नलिंग का उपयोग करते हैं, इसलिए PQC का उपयोग करके क्वांटम सुरक्षा समय और लागत की दृष्टि से प्रभावी तरीके से प्राप्त की जा सकती है।

C-DOT ने IP नेटवर्क्स के लिए 80 Mbps थ्रूपुट वाला Quantum-safe एन्क्रिप्टर 'Compact Encryption Module (CEM)' विकसित किया है और उच्च थ्रूपुट वाले, स्केलेबल, tamper-resistant PQC एन्क्रिप्टर को विकसित करने की प्रक्रिया में है। इसके अलावा, यह उपकरण QKD और स्थैतिक कुंजी को एकीकृत करने का विकल्प प्रदान करता है, ताकि कुंजी की यादृच्छिकता को बढ़ाया जा सके। कुंजी उत्पादन और वितरण के लिए (QKD, PQC, क्लासिकल, स्थैतिक कुंजी) के विभिन्न स्रोतों का हाइब्रिड तरीके से समर्थन इसे Post-Quantum माइग्रेशन के लिए सर्वोत्तम विकल्प बनाता है, जो विभिन्न तैनाती परिदृश्यों के अनुसार अनुकूलित किया जा सकता है।

C-DOT ने एक क्वांटम-सुरक्षित और AI-सक्षम वीडियो IP फोन विकसित किया है, जिसे Quantum Secure Smart Video IP Phone (QSSVIP) कहा जाता है।

क्वांटम संचार प्रौद्योगिकी सलाहकार बोर्ड (TAB)

C-DOT एक टेक्नोलॉजी एडवाइजरी बोर्ड (TAB) स्थापित करेगा, जिसमें उद्योग और अकादमिक क्षेत्र के विशेषज्ञ शामिल होंगे। यह बोर्ड C-DOT को प्रौद्योगिकी विकास और नीति दिशा-निर्देशों पर सलाह देगा।

TAB के सदस्य प्रत्येक संघ को मार्गदर्शन देने के लिए नियुक्त किए जाएंगे। प्रत्येक संघ के mandato को आगे बढ़ाने के लिए अलग-अलग पैनल बनाए जाएंगे। प्रत्येक पैनल में TAB से कम से कम 5 सदस्य होंगे, और प्रारंभिक काम प्रबंधित करने के लिए C-DOT से एक/दो सदस्य होंगे। प्रत्येक पैनल की अध्यक्षता एक TAB सदस्य द्वारा की जाएगी। TAB C-DOT को सहयोगात्मक अनुसंधान साझेदारियों को स्थापित करने, भागीदारों का चयन करने, अनुसंधान प्रस्तावों की समीक्षा करने और उद्योग भागीदारों को निधि आवंटन की सिफारिश करने में भी मार्गदर्शन करेगा। TAB विभिन्न प्रणालियों/उप-प्रणालियों के विकास के लिए निम्नलिखित तरीकों की सिफारिश कर सकता है ताकि क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियों को तेजी से लागू किया जा सके।

C-DOT में इन-हाउस विकास
अन्य भारतीय भागीदारों के साथ संयुक्त विकास
विकास को तेज़ करने के लिए आवश्यक कौशल और क्षमता वाले भारतीय भागीदारों को विकास कार्य आउटसोर्स करना
उत्पाद निर्माण के लिए आवश्यकतानुसार भारतीय भागीदारों से प्रौद्योगिकी/आईपीआर का लाइसेंस प्राप्त करना
भारतीय भागीदारों के पास पहले से उपलब्ध प्रणालियों/उप-प्रणालियों को शामिल करना

भारत क्वांटम गठबंधन फंडिंग

फंडिंग भारत क्वांटम गठबंधन फंड के माध्यम से की जाएगी, जिसमें C-DOT मुख्य संयोजक होगा। यह फंड क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियों और संबंधित उत्पादों और समाधानों के विकास के लिए उपयोग किया जाएगा। C-DOT गठबंधन साझेदारों से योग्य परियोजना प्रस्तावों को Consortium Panel/TAB की सिफारिशों के आधार पर फंड करेगा। फंडिंग इक्विटी, ऋण, राजस्व हिस्सेदारी आदि के रूप में हो सकती है।

क्वांटम गठबंधन परियोजना जुड़ाव और फंडिंग प्रक्रिया

क्वांटम गठबंधन परियोजना जुड़ाव और फंड स्वीकृति एक चार-चरणीय प्रक्रिया होगी:

गठबंधन में शामिल होने और क्वांटम संचार विकास परियोजना के लिए फंड की मांग करने में रुचि रखने वाले साझेदार C-DOT सहयोगात्मक अनुसंधान सेल (CRC) को एक रुचि का बयान जमा करेंगे। CRC इन बयानों को संभावित साझेदारों से सीधे प्राप्त कर सकता है या यह साझेदारों को खुले समस्याओं की चुनौतियों, आयोजनों, हैकथॉन, प्रस्तावों के लिए कॉल आदि के माध्यम से आमंत्रित कर सकता है। CRC द्वारा प्रारंभिक स्क्रीनिंग के बाद, प्रस्तावों को Consortium Panel (CP) के मूल्यांकन और फंडिंग के लिए अग्रेषित किया जाएगा।
प्रत्येक संघ के लिए एक CP होगा। प्रत्येक CP में TAB से पांच या अधिक तकनीकी विशेषज्ञ (डोमेन विशेषज्ञता वाले) और C-DOT से एक तकनीकी विशेषज्ञ शामिल होंगे। CP अध्यक्ष किसी अन्य सदस्य को आवश्यकतानुसार को-ऑप्ट कर सकते हैं। C-DOT का तकनीकी विशेषज्ञ एक पूर्व-निर्धारित प्रारूप में प्रारंभिक रिपोर्ट तैयार करेगा और CP को प्रस्तुत करेगा। संबंधित CP प्रस्तावों का तकनीकी/रणनीतिक मूल्यांकन करेगा। CP प्रस्तावों को Rs 10 करोड़ तक की स्वीकृति दे सकता है। पैनल को फंडिंग की स्वीकृति के लिए पांच सदस्यों की कोरम की आवश्यकत और DOT के तकनीकी विशेषज्ञ होंगे। CSC CPs द्वारा प्रस्तुत रिपोर्टों का मूल्यांकन करेगा और प्रस्ताव के तकनीकी मेरिट, सामाजिक प्रभाव, वाणिज्यिक व्यवहार्यता, जोखिम, फंडिंग विधियों, IPR, राजस्व साझेदारी आदि पर चर्चा करेगा। CSC प्रस्ताव को अनुमोदित कर सकता है और Rs 20 करोड़ तक फंड प्रदान कर सकता है। समिति को फंडिंग की स्वीकृति के लिए 10 सदस्यों की कोरम की आवश्यकता होगी। Rs 20 करोड़ से अधिक की फंडिंग की आवश्यकता वाले प्रस्तावों के लिए, CSC प्रस्तावों को अपनी सिफारिशों के साथ C-DOT स्टीयरिंग समिति को भेजेगा, जिसकी अध्यक्षता सचिव, DOT करेंगे।
जुड़ाव प्रक्रिया, चयन मानदंड, फंडिंग विधि, राजस्व साझेदारी मॉडल आदि और भारत क्वांटम गठबंधन में शामिल होने के लिए अन्य सभी शर्तें और शर्तें C-DOT सहयोगात्मक अनुसंधान नीति (CCRP-2022) से निकाली जाएंगी।

सेंटर फॉर डेवेलपमेंट ऑफ टेलीमैटिक्स

भारत सरकार का दूरसंचार प्रौद्योगिकी केंद्र