2025 இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு: குவாண்டம் வித்தைகள் இப்போது நம் கையில்..!

கண்டுபிடிப்பின் முக்கியத்துவம்: குவாண்டம் வித்தைகள் இப்போது நம் கையில்

குவாண்டம் இயற்பியல் என்பது கண்ணுக்கே தெரியாத மிகச் சிறிய உலகத்தைப் பற்றியது.

இந்த உலகில், ஒரு அணுவின் துகள், ஒரு சுவரில் மோதித் திரும்பி வராமல், அந்தச் சுவர் வழியாக ஊடுருவிச் சென்று மறுகரையைக் கடக்கும்.

இதற்குத்தான் 'சுரங்கப்பாதை (Tunnelling)' என்று பெயர். நம் அன்றாட உலகில், இது நடப்பதில்லை. ஒரு பந்தை சுவரில் எறிந்தால், அது நிச்சயம் திரும்பி வரும்.

அவர்கள் எப்படி இதைச் செய்து காட்டினார்கள்? (கண்டுபிடித்த ரகசியம்)

விஞ்ஞானிகள் செய்தது என்னவென்றால், ஒரு சிறப்பு வகையான மின்சுற்றை (Electrical Circuit) உருவாக்கினார்கள்.

• பயன்படுத்திய அமைப்பு: அவர்கள் மீக்கடத்திகள் (Superconductors) என்ற சிறப்பான உலோகங்களைப் பயன்படுத்தினார்கள்.

• இந்த மீக்கடத்திகளில், மின்னணுக்கள் (Electrons) அனைத்தும் ஜோடி ஜோடியாக (கூப்பர் ஜோடிகள்) இணைந்து, ஒரு பெரிய அணியாகச் செயல்படும்.

• இந்த அணி, மொத்தமாக ஒரே ஒரு பெரிய துகள் (Single Quantum System) போல செயல்படும்.

• சுவர் எழுப்புதல்: அவர்கள் இந்த இரண்டு மீக்கடத்திகளுக்கு நடுவே, மின்சாரம் கடத்தாத ஒரு மெல்லிய சுவரை (Insulating Barrier) வைத்தார்கள். இந்தச் சுவரைத்தான் ஜோசப்சன் சந்திப்பு என்று சொல்வார்கள்.

• எதிர்பாராத செயல்: இந்த ஒட்டுமொத்த மின்னணுக்களின் அணியும் (கூப்பர் ஜோடிகள்), மிகக் குறைந்த ஆற்றலில் இருக்கும்போது, அந்தச் சுவரைத் தாண்டிச் செல்ல போதுமான சக்தி இருக்காது.

• ஆனால், விஞ்ஞானிகளின் சோதனையில், அந்த அணி தானாகவே அந்த மெல்லிய சுவர் வழியாக ஊடுருவிச் சென்று மறுகரைக்கு வந்தது. இதுதான் 'பெரிய அளவிலான குவாண்டம் சுரங்கப்பாதை'.

ஆற்றல் கணக்கு: மேலும், இந்த அமைப்பு, ஆற்றலைத் தொடர்ந்து உறிஞ்சுவதற்குப் பதிலாக, சரியான அளவுகளில் (Parcels of Energy) மட்டுமே உறிஞ்சுகிறது அல்லது வெளியிடுகிறது என்பதையும் நிரூபித்தனர். இது குவாண்டம் உலகத்தின் மிக முக்கியமான விதி.

இப்படித்தான், மிகச் சிறிய உலகின் விதிகளான ஊடுருவல் (Tunnelling) மற்றும் அளவீடு (Quantisation) ஆகியவை, நாம் உருவாக்கிய ஒரு பெரிய மின்சுற்றில் வேலை செய்கிறது என்று முதன்முதலில் நிரூபிக்கப்பட்டது.

இதன் பலன் என்ன?

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, ஐன்ஸ்டைனுக்குப் பிறகு நவீன இயற்பியலின் அஸ்திவாரமாக இருக்கும் குவாண்டம் இயக்கவியலைப் பற்றிய நமது புரிதலை ஆழப்படுத்தியது.

1. செயற்கை அணு (Artificial Atom): இந்தக் கண்டுபிடிப்பைப் பயன்படுத்தி, விஞ்ஞானிகள் பெரிய அளவிலான செயற்கை அணுக்களை உருவாக்க முடிந்தது.

2. குவாண்டம் கணினி (Quantum Computer): நோபல் பரிசு வென்ற ஜான் மார்ட்டினிஸ், இந்த குவாண்டம் நிலைகளைப் பயன்படுத்தி குவாண்டம் பிட் (Quantum Bit) எனப்படும் தகவல்-தகவமைக்கும் அலகை உருவாக்கினார். இது எதிர்கால குவாண்டம் கணினிகளைக் கட்டமைக்கும் முயற்சிகளில் ஒரு முக்கியமான தொழில்நுட்பமாகப் பார்க்கப்படுகிறது.

மனித குலத்திற்கு கிடைக்கும் நன்மை

இந்த அடிப்படை இயற்பியல் கண்டுபிடிப்புகள் நேரடியாக அன்றாடப் பயன்பாட்டிற்கு வராவிட்டாலும், இவை நவீன தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலத்தைத் தீர்மானிக்கும்.

• குவாண்டம் கணினி யுகம்: குவாண்டம் கணினிகள் அதிக சிக்கலான மூலக்கூறு அமைப்புகளை உருவகப்படுத்த (simulate) முடியும்.

• உதாரணமாக, புதிய மருந்துகளைக் கண்டறியவும் (Drug Discovery), பூமியின் தட்பவெப்பநிலை மாற்றங்களை மிகவும் துல்லியமாக கணிக்கவும், செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) திறன்களைப் பன்மடங்கு அதிகரிக்கவும் இது உதவும்.

• புதிய பொருட்கள் கண்டுபிடிப்பு மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு: இந்த குவாண்டம் விதிகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், மிகக் குறைந்த மின்சார இழப்புடன் மின்னோட்டத்தை கடத்தும் புதிய மீக்கடத்திகளை உருவாக்க விஞ்ஞானிகள் முயற்சிப்பார்கள். இது எப்படி நமக்கு உதவும்?

  • மின்சாரம் சேமிப்பு: மின் நிலையங்களில் இருந்து நம் வீடுகளுக்கு மின்சாரம் வரும்போது, கடத்தல் இழப்பால் (transmission loss) நிறைய மின்சாரம் வீணாகிறது.

  • இழப்பே இல்லாத புதிய மீக்கடத்திகள் கிடைத்தால், மின்சாரக் கட்டணம் குறையும், உலகளவில் ஆற்றல் சேமிக்கப்படும்.

  • வேகமான எலக்ட்ரானிக்ஸ்: மேலும், இந்த மேம்பட்ட குவாண்டம் பொருட்கள், குறைந்த வெப்பத்தில் இயங்கும் வேகமான மற்றும் திறமையான எலக்ட்ரானிக் சாதனங்கள் (நமது செல்போன்கள், லேப்டாப்கள்) மற்றும் சக்திவாய்ந்த பேட்டரிகளை உருவாக்க வழிவகுக்கும்.

• அதிவேக மற்றும் பாதுகாப்பான தகவல் தொடர்பு: குவாண்டம் பிட்களின் அடிப்படையில் இயங்கும் குவாண்டம் தகவல் தொடர்பு முறைகள், தகவல் பரிமாற்றத்தை தற்போதைய முறைகளை விடப் பல மடங்கு வேகமாகவும், ஹேக் செய்ய முடியாத அளவு பாதுகாப்பாகவும் மாற்றும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன.

• பிரபஞ்சத்தின் விதிகளைப் புரிந்துகொள்ளல்: ஒட்டுமொத்தமாக, பெரிய அளவிலான குவாண்டம் அமைப்புகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், இந்த பிரபஞ்சத்தின் அடிப்படை விதிகளைப் பற்றி இன்னும் ஆழமாக ஆராய விஞ்ஞானிகளுக்கு வாய்ப்பு கிடைக்கிறது.

சுருங்கச் சொன்னால், இந்த விஞ்ஞானிகள், மிகச் சிறிய உலகில் மட்டுமே நடக்கும் விசித்திரமான குவாண்டம் நிகழ்வுகளை, நாம் கையாளக்கூடிய பெரிய அமைப்புகளில் கொண்டு வந்து, புதிய குவாண்டம் தொழில்நுட்பத்திற்கான கதவைத் திறந்துள்ளனர்.