குவாண்டம் என்றால் என்ன?
“குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ்” (Quantum Mechanics) என்பது அணுக்கள் மற்றும் அணுத்துகள்கள் அளவில் இருக்கும் மிகச்சிறிய உலகின் இயக்கத்தை விளக்கும் ஒரு அறிவியல் கோட்பாடு. இந்தக் கோட்பாடு, நாம் அன்றாடம் பார்க்கும் பெரிய பொருட்களின் விதிகளைப் போல இல்லாமல், முற்றிலும் மாறுபட்ட விசித்திரமான விதிகளின் அடிப்படையில் இயங்குகிறது.
- சூப்பர்போசிஷன் (Superposition): ஒரு அணுத்துகள் ஒரே நேரத்தில் பல நிலைகளில் இருக்க முடியும். உதாரணமாக, ஒரு நாணயம் சுழலும்போது, அது தலை அல்லது பூவாக இல்லாமல், ஒரே நேரத்தில் தலை மற்றும் பூ இரண்டுமாக இருக்கும் நிலையை ஒத்தது.
- எண்டாங்கிள்மென்ட் (Entanglement): இரண்டு அணுத்துகள்கள் ஒன்றோடொன்று பிணைக்கப்பட்டு, ஒரு துகளை அளந்தால், மற்றொன்றின் நிலை உடனடியாக எவ்வளவு தூரத்தில் இருந்தாலும் தெரிந்துவிடும். இது ‘மர்மமான தூரத்துச் செயல்’ என்று ஐன்ஸ்டீனால் விவரிக்கப்பட்டது.
பேரளவு குவாண்டம் துளையிடல் (Macroscopic Quantum Tunnelling – MQT)
- குவாண்டம் துளையிடல் என்றால் என்ன? பொதுவாக, ஒரு பொருள் ஒரு சுவரைக் கடந்து செல்ல முடியாது. ஆனால், குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் உலகில், மிகச்சிறிய துகள்கள் (எலக்ட்ரான்கள் போன்றவை) போதுமான ஆற்றல் இல்லாவிட்டாலும், அந்த “சுவர்” அல்லது தடையைத் தாண்டிச் செல்லும் ஒரு விசித்திரமான வாய்ப்பு உள்ளது. இது சுவருக்குள் “துளையிட்டு” வெளியேறுவது போலத் தோன்றும்.
- பேரளவு (Macroscopic) என்றால் என்ன? இந்தக் குழுவினர் ஆச்சரியகரமாக, ஒரு மிகச்சிறிய மின்சுற்று போன்ற பெரிய அமைப்பிலும் (சாதாரண அணு அளவை விடப் பல மடங்கு பெரியது), இந்த குவாண்டம் விளைவு நடப்பதைக் கண்டறிந்தனர்.
இந்த விஞ்ஞானிகள் சிறிய மின்சுற்றுகளைப் பயன்படுத்தி மேற்கண்ட குவாண்டம் விதிகளை செயற்கையாக உருவாக்கினர். இந்த மின்சுற்றுகள் குவாண்டம் பிட்ஸ் அல்லது குபிட்கள் (Qubits) என அழைக்கப்படுகின்றன.
- குபிட்கள் (Qubits): வழக்கமான கணினிகளில் உள்ள பிட் (Bit) என்பது 0 அல்லது 1 என்ற இரண்டு நிலைகளில் மட்டுமே இருக்கும். ஆனால், குவாண்டம் கணினியில் உள்ள குபிட், சூப்பர்போசிஷன் காரணமாக 0 மற்றும் 1 ஆகிய இரண்டு நிலைகளிலும் ஒரே நேரத்தில் இருக்க முடியும்.
- பங்களிப்பு: நீங்கள் குறிப்பிட்ட விஞ்ஞானிகள் இந்த குபிட்களை, குறிப்பாக ஜோசப்சன் சங்ஷன்ஸ் (Josephson Junctions) எனப்படும் மிகைக்கடத்தி (Superconducting) கூறுகளுடன் கூடிய சிறிய மின்சுற்றுகளைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கினர். இந்தச் சங்ஷன்கள் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் (அபரிமிதமாகக் குளிர்விக்கப்பட்ட நிலையில்) ஒரு குபிட்டாக செயல்பட முடியும்.
- முக்கியத்துவம்: இந்த குபிட்களை உருவாக்குவதும், அவற்றை வெளிப்புறத் தாக்கங்களிலிருந்து (சத்தம், அதிர்வு, வெப்பம்) பாதுகாப்பதும், மேலும் அவற்றை ஒன்றோடொன்று பிணைப்பதும் (எண்டாங்கிள்மென்ட்) ஒரு பெரிய சவால். இந்தக் குழுவினர், இந்த சவால்களை முறியடித்து, குவாண்டம் கணினிக்குத் தேவையான அடிப்படை கட்டுமானத் தொகுதிகளை (குபிட்களை) ஒரு சிறிய, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மின்சுற்றுக்குள் வெற்றிகரமாக அமைத்தனர். குவாண்டம் விதிகள் மிகச் சிறிய பொருட்களுக்கு மட்டுமே பொருந்தும் என்ற பாரம்பரியக் கருத்தை இது மாற்றியமைத்தது. ஒரு மின்சுற்று முழுவதையும் குவாண்டம் விதிகளுக்கு உட்படுத்த முடியும் என்று இது நிரூபித்தது.
- வேகமான கணினிகள் (Quantum Computers)
இப்போதுள்ள கணினிகள் பல கணக்கீடுகளை செய்ய பல மணி நேரம் எடுக்கும். ஆனால் குவாண்டம் கணினிகள், இந்த ஆராய்ச்சியால் உருவாகும், ஒரு நொடியில் அதை முடித்துவிடும்! இதனால் மருத்துவத்தில் புதிய மருந்துகளைக் கண்டுபிடிக்கவும், வானிலை முன்னறிவிப்புகளை சரியாகவும் செய்ய முடியும். உதாரணமாக, புற்றுநோயை குணப்படுத்த மருந்து கண்டுபிடிப்பு எளிதாகும்.
2 பாதுகாப்பான தகவல் பரிமாற்றம் (Quantum Cryptography)
இணையத்தில் நமது பணம் அல்லது தனிப்பட்ட தகவல்களை பாதுகாக்க இது உதவும். இப்போது ஹேக்கர்கள் நமது கணினியை திருடுவது சாத்தியம். ஆனால் இந்த புதிய தொழில்நுட்பம், தகவல்களை அப்படியே பாதுகாக்கும் ஒரு “சிறை” போல செயல்படும். வங்கி பரிவர்த்தனைகள் மற்றும் தனிப்பட்ட தகவல்கள் பத்திரமாக இருக்கும்.
3. அதிமுக்கிய சென்சர்கள் (Quantum Sensors)
இது மிகச் சிறிய மாற்றங்களை கண்டறிய உதவும் கருவிகளை உருவாக்கும். மருத்துவத்தில், உடலில் உள்ள நோய்களை மிக ஆரம்பத்தில் கண்டறியலாம் (எ.கா., சர்க்கரை நோய் அல்லது இதய பிரச்னை). மேலும் பூகம்பம் வருவதற்கு முன்னால் எச்சரிக்கை கொடுக்கவும் இது பயன்படும். விண்வெளியில் புதிய கோள்களைக் கண்டறியவும் உதவும்!
4. புதிய வேலைவாய்ப்புகள் மற்றும் பொருளாதார வளர்ச்சி
இந்த தொழில்நுட்பம் புதிய தொழில்களை உருவாக்கும். இதனால் இந்தியாவில் இளைஞர்களுக்கு புதிய வேலைவாய்ப்புகள் கிடைக்கும். தகவல் தொழில்நுட்பம் மற்றும் ஆராய்ச்சி துறைகள் வளர்ந்து, நமது நாட்டின் பொருளாதாரமும் முன்னேறும்.
5. அறிவியல் புரிதல் மேம்படுதல்
இந்த ஆராய்ச்சி நமக்கு பிரபஞ்சத்தை பற்றி மேலும் அறிய உதவுகிறது. எப்படி சிறிய துகள்கள் பெரிய அமைப்புகளில் செயல்படுகின்றன என்பதை புரிந்துகொள்ள முடியும். இது எதிர்காலத்தில் மேலும் புதிய கண்டுபிடிப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும்.
எதிர்காலத்தில் என்ன நடக்கும்?
