ஒரு புதிய பாய்ச்சல்: நுண்ணுலகிலிருந்து மெய்யுலகிற்கு…!

அடுத்த தலைமுறைக்கான குவாண்டம் தொழில்நுட்ப பாய்ச்சலுக்கு, பாதை வகுத்து கொடுத்த மூன்று தலைச்சிறந்த, இயற்பியல் விஞ்ஞானிகளுக்கு, இந்த ஆண்டு, இயற்பியல் பிரிவுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டுள்ளது. ஜான் கிளார்க் என்கிற பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானி, மிசேல் டெவொரே என்கிற ஃபிரெஞ்சு விஞ்ஞானி, ஜான் மார்டினிஸ் என்கிற அமெரிக்க விஞ்ஞானி இம்மூவரும் 2025க்கான நோபல் பரிசை வென்றிருக்கிறார்கள்.

இதுவரை, நுண்ணுலகில் மட்டுமே செயல்பட்டு வந்த, குவாண்டம் இயற்பியலின் வினோத விதிகள், இன்று பெரிய அளவில் உள்ள மின்சுற்றுகளிலும் செயல்படமுடியும் என்று இவர்கள் நிறுவியிருக்கிறார்கள். குவாண்டம் ஊடுருவல் (Quantum Tunneling) என்னும், குவாண்டம் இயற்பியலின் மிக முக்கிய நிகழ்வை, மிகைகடத்தும் (Superconductor) மின்சுற்றுகளில் நிகழ்த்தி, குவாண்டம் கணினிகளின், அடுத்தக்கட்ட வளர்ச்சிக்கு வித்திட்டிருக்கிறார்கள்.

குவாண்டம் ஊருடுவல்

இருபதாம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பக்கட்டத்தில், ‘குவாண்டம் ஊருடுவல்’, என்னும் குவாண்டம் இயற்பியலின் முக்கிய நிகழ்வை, கண்டுபிடித்த கதை சுவாரசியமானது. யுரேனியத்தின் அணுக்கருவிலிருந்து, ஆல்பா துகள்கள், கட்டுபாடில்லாமல் வெளியேறிக்கொண்டிருந்தன. அந்த அணுக்கருவைச் சுற்றி, அணுக்கரு விசைகள் உருவாக்கிய, வலிமையான தடைச்சுவர் இருந்தபோதும், அதைத் தாண்டி துகள்கள் தப்பித்து போயின. சுவரை மோதி உடைத்துக்கொண்டு போகும் வலிமையும் அவற்றுக்கு இல்லை. பின் அவை எப்படி அடுத்தப்பக்கம் சென்றன? ஒரு சுவரை நோக்கி எறியப்படும் பந்து, சுவரை ஊடுருவி, எப்படி அடுத்தப் பக்கம் போக முடியும்? இருபதாம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்தில், இயற்பியல் விஞ்ஞானிகளுக்கு இந்தக் குழப்பம்தான் வந்தது. ஏனென்றால், அணுகருவின் ‘ஆற்றல் தடுப்பு சுவற்றை’த் தாண்டி அணுத்துகள்கள் வெளியேறிகொண்டே இருந்தன. இயல்பான, மரபு இயற்பியலில் இது சாத்தியமே இல்லை.

குவாண்டம் இயற்பியலின் விசித்திரம்

அந்த நேரம்தான், குவாண்டம் இயங்குவியலும் உருவாகத் தொடங்கியிருந்தது. நாம் கண்ணால் பார்க்கும் உலகத்துக்கும், கண்ணால் காணமுடியாத குவாண்டம் உலகுக்கும் விதிகள் வெவ்வேறாக இருந்தன. யோசித்து பாருங்கள், ஒரு பந்தை தூக்கி சுவற்றில் அடித்தால் அது எம்பி குதித்து, திரும்ப வந்துவிடும் இல்லையா? ஆனால், அணுத்துகள்கள் மட்டும் எந்தச் சுவடும் இன்றி சுவரை ஊடுருவி வெளியேறின. தொடர்ந்த ஆய்வில், அணுத்துகள்கள், ஒரு நேரத்தில் துகளாகவும் மற்றொரு நேரத்தில் அலையாகவும் (Wave - Particle Duality) மாறி மாறி அவதாரம் எடுக்கும் என கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. அலையாக மாறும்போது அணுத்துகள்கள், தடுப்புசுவற்றை ஊடுருவி அடுத்தப்பக்கம் வெளியேறியன. மரபு இயற்பியலில் சாத்தியமில்லாத, ஆனால் குவாண்டம் உலகில் மட்டுமே செயல்பட்ட இது ‘குவாண்டம் ஊடுருவல்’ என்கிற நிகழ்வாகவும் வரையறுக்கப்பட்டது.

தொழில்நுட்பப் புரட்சி

ஆனால், எந்தச் சுவற்றுக்கும் கட்டுப்படாமல், தப்பித்துப்போன அந்தத் துகள்கள்தான், கடந்த எழுபது ஆண்டுகளாக, பெரும் தொழில்நுட்ப புரட்சியைச் செய்துகொண்டிருக்கிறன. குவாண்டம் ஊடுருவல் (Quantum tunneling) என்கிற அந்த நிகழ்வின் அடிப்படையிலேயே இன்று நாம் உபயோகிக்கும் விரலியிலிருந்து(Flash drive), குவாண்டம் கணியியல் (Quantum Computing) வரை இயங்குகின்றன. இந்தப் பயணத்தில் மற்றொரு மைல்கல்லாக, குவாண்டம் கணினிகளின் பரிணாம வளர்ச்சிக்கு, இந்த ஆண்டு நோபல் பரிசு பெற்ற விஞ்ஞானிகள் அடிகோலியிருக்கிறார்கள். இன்று நாம் கண்ணால் காணும் கணிணி சில்லில் (Chip) குவாண்டம் ஊடுருவலை நிகழ்த்திக் காட்டி, மரபு இயற்பியலையும், குவாண்டம் இயற்பியலையும் இணைத்து மாபெரும் அறிவியல் புரட்சிக்கு வழிவகுத்திருக்கிறார்கள் நோபல் பரிசுக்குத் தேர்வான விஞ்ஞானிகள்.

பின் உள்ள அறிவியல்

மிகைகடத்திகளுக்கு(Superconductors), சாதாரண கடத்திகள் போல் அல்லாது, மின்தடை (Resistance) குறைவாகவே இருக்கும். இதனால், அதில் பாயும் எலெக்ட்ரான்கள், ஒன்றன் மீது ஒன்று மோதாமல், ஒரு நடன அரங்கத்தில், ஜோடி ஜோடியாக (கூப்பர் ஜோடிகள்), ஒத்திசைக்கு நடனமாடுவதுபோல, ஒரே சீராக அசைந்துக்கொண்டிருக்கும். மிகைகடத்திகளில் எந்த மின்தடையும் இல்லாததால், லட்சக்கணக்கான எலெக்ட்ரான்கள் அனைத்தும், ஒரே ஒரு ஒற்றைத்துகளாக, ஒரே குவாண்டம் நிலையில் இருக்கும். அப்படி இருந்தாலும், அவை குவாண்டம் விதிகளுக்கு கட்டுப்படுமா என்பது இதுவரை நிரூப்பிக்கப்படவில்லை. ஆனால், இந்தமுறை, மிகைக்கடத்தி மின்சுற்றுகளில், குவாண்டம் இயற்பியல் விதிகள் நிரூபிக்கப்பட்டிருக்கின்றன். முக்கியமாக, ‘குவாண்டம் ஊடுருவல்’ நிகழ்வாக, இந்த லட்சக்கணக்கான எலெக்ட்ரான்கள், ஒற்றை குவாண்டம் துகள்போல, தடைச்சுவரைத் தாண்டி சென்றிருக்கின்றன. இந்த அதிசய நிகழ்வுதான் 2025க்காண இயற்பியல் பிரிவில் நோபல் பரிசை தட்டிச்சென்றுள்ளது.

எதிர்கால தொழில்நுட்ப வளர்ச்சி

எனில், சமூகத்துக்கு, இதன் பங்களிப்பு என்ன? தற்போது பெரும் தொழில்நுட்ப நிறுவனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் நவீன குவாண்டம் கணினிகள், இந்த வளர்ச்சியின் மூலம் இன்னும் நிலையாகவும், அளவிட்டு கட்டுப்படுத்தக்கூடிய முறையிலும் இருக்கும். மிகைகடத்தி க்யூபிட்டுகள் இன்னும் செறிவான குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்கும்

மிகத்துல்லிய ‘அல்ட்ரா குவாண்டம் சென்சார்கள்’ உருவாக்கப்படும். இவற்றின் மூலம், வான் இயற்பியலில், ஈர்ப்புவிசை அலைகளின் (Gravitational waves) இடையில் இருக்கும் தொடர்புகள் துல்லியமாகக் கண்டுக்கொள்ளப்படும். ஜிபிஎஸ்ஸின் (GPS) துல்லியத்தைவிட மேம்பட்ட, புவியியல் அமைப்பு நகர்வுக்கான கருவிகள் உருவாக்கப்படும். மருத்துவத்துறையில் மூளை அலைகள் மற்றும் உயிர் காந்த அலைகளின் வடிவங்கள் துல்லியமாக வரையப்படும். நிகழ்தகவு (Probability) முறையில் செயல்படுவதால், செயற்கை நுண்ணறிவின் (ஏஐ) வளர்ச்சி அசாதாரணமாக இருக்கும்.

குவாண்டம் இணைய கட்டமைப்புகள் (Quantum Internet Infrastructure) இன்னும் பலப்படுத்தப்படும். துல்லிய குவாண்டம் குறியாக்கவியல் (Cryptography) வங்கி பணப்பரிவர்த்தனை, நாட்டின் ராணுவ ரகசியங்களை யாரும் சட்டவிரோதமாகத் திருடாமல் பாதுகாக்கும். நாடுகளுக்கு இடையே இணைக்கப்பட்டிருக்கும் குவாண்டம் கணினிகள், ஒன்றாக இணைந்து, ஒரே மூளையாக அதிவேகமாகச் செயல்படுவதன் மூலம் சர்வதேச பிரச்சினைகளான காலநிலை மாற்றங்கள், கொரோனா போன்ற நோய் பரவல்கள், உடனடியாக கவனிக்கப்பட்டு தீர்வு காணப்படும். குவாண்டம் வெப்பவியல் (Quantum Thermodynamics) உருவாக்கப்பட்டு, குவாண்டம் இயந்திரங்களில் பயன்படுத்தப்படும்.

அறிவியல் வளர்ச்சியில் இந்த மைல்கல், நோக்கரியும் உலகத்துக்கும் நுணுக்கரியும் உலகத்துக்கும் இடையில் ஒரு பாலம் போல் செயல்படும். இனிவரப்போவது, குவாண்டம் எந்திரவியல் (Quantum Engineering) சகாப்தம் என்பதில் எந்த ஐயமும் இல்லை.

கட்டுரையாளர்: அறிவியல் எழுத்தாளர்

தொடர்புக்கு sujaaphoenix@gmail.com