ભૌતિકશાસ્ત્રનો નોબેલ પુરસ્કાર 2025: ક્વોન્ટમ શોધની નવી દિશા

ભૌતિકશાસ્ત્રમાં 2025નો નોબેલ પુરસ્કાર જોન ક્લાર્ક, મિશેલ એચ ડેવોરેટ અને જ્હોન એમ માર્ટિનિસને આપવાની જાહેરાત થઈ છે. ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટમાં મેક્રોસ્કોપિક ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ ટનલિંગ અને એનર્જી ક્વોન્ટિસેશન શોધ બદલ તેમને નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત કરાશે. આ શોધ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ અને સુપરકન્ડક્ટિંગ સર્કિટ માટે એક નવી દિશા ખોલશે. સ્ટોકહોમમાં રોયલ સ્વીડિશ એકેડેમી ઓફ સાયન્સિસે આ જાહેરાત કરી.રોયલ સ્વીડિશ એકેડેમી ઓફ સાયન્સિસે પુરસ્કારની જાહેરાત કરતાં જણાવ્યું હતું કે વિજેતાઓએ સંખ્યાબંધ પ્રયોગો કરીને સાબિત કર્યું હતું કે ક્વોન્ટમ વર્લ્ડના વિચિત્ર ગુણધર્મો હાથમાં પકડી શકાય તેટલી મોટી સિસ્ટમમાં કોંક્રિટ બનાવી શકે છે. તેમની સુપરકન્ડક્ટિંગ ઇલેક્ટ્રિકલ સિસ્ટમ એક રાજ્યમાંથી બીજા રાજ્યમાં ટનલ બનાવી શકે છે. તેઓએ એ પણ દર્શાવ્યું કે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ દ્વારા સિસ્ટમ ચોક્કસ કદના ડોઝમાં ઊર્જા શોષી લે છે અને ઉત્સર્જિત કરે છે.વિજેતા કોણ છે?આ ત્રણ અમેરિકન વૈજ્ઞાનિકો છે જેમણે 1980 અને 1990 ના દાયકામાં ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સાથે જોડ્યા હતા.

• જોન ક્લાર્ક: યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, બર્કલે ખાતે પ્રોફેસર. તેમણે 1980 માં જોસેફસન જંકશન (એક સુપરકન્ડક્ટિંગ ડિવાઇસ) માં ક્વોન્ટમ ટનલિંગ શોધ્યું. આ એક મેક્રોસ્કોપિક ક્વોન્ટમ અસર હતી, જે નાના કણો સુધી મર્યાદિત નહોતી.

• મિશેલ એચ. ડેવોરેટ: યેલ યુનિવર્સિટી ખાતે પ્રોફેસર. તેમણે સર્કિટ ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ (સર્કિટ ક્વોન્ટમ ફિઝિક્સ) વિકસાવ્યું. તેમની શોધોએ ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટનો ઉપયોગ ક્વોન્ટમ સિસ્ટમ તરીકે કરવાની મંજૂરી આપી.

• જોન એમ. માર્ટિનિસ: યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, સાન્ટા બાર્બરા ખાતે પ્રોફેસર. તેમણે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સનો આધાર, ક્વોન્ટમ બિટ્સ (ક્વિબિટ્સ) માં ઊર્જા ક્વોન્ટાઇઝેશનનું પ્રદર્શન કર્યું.આ વૈજ્ઞાનિકો વિવિધ પ્રયોગશાળાઓમાં કામ કરતા હતા, પરંતુ તેમની શોધો એકબીજા સાથે જોડાયેલી હતી. નોબેલ સમિતિએ જણાવ્યું હતું કે તેમની શોધોએ રોજિંદા સર્કિટમાં ક્વોન્ટમ અસરો લાવી.

શોધ શું છે? 

ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ એ નાના કણો (ઇલેક્ટ્રોન) નું વિજ્ઞાન છે, જ્યાં વસ્તુઓ વિચિત્ર રીતે વર્તે છે – જેમ કે ટનલીંગ (દિવાલોમાંથી પસાર થવું) અથવા ઊર્જાનું પરિમાણીકરણ (ઊર્જાને નાના પેકેટમાં વિભાજીત કરવું). વિજેતાઓએ દર્શાવ્યું કે આ અસરો વિદ્યુત સર્કિટમાં મેક્રોસ્કોપિક સ્કેલ (મેક્રોસ્કોપિક) પર પણ થઈ શકે છે.

• મેક્રોસ્કોપિક ક્વોન્ટમ ટનલિંગ: સુપરકન્ડક્ટિંગ સર્કિટમાં, ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જા ખર્ચ વિના અવરોધમાંથી ‘ટનલ’ કરે છે, જે સર્કિટને સુપરફાસ્ટ બનાવે છે.

• ઊર્જા પરિમાણીકરણ: સર્કિટમાં ઊર્જાને સીડી જેવા નાના સ્તરોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. આ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગને શક્ય બનાવે છે, જ્યાં ક્વિબિટ્સ 0 અને 1 બંને સ્થિતિમાં અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે.

બરફ જેટલા ઠંડા સર્કિટ (સુપરકન્ડક્ટિંગ) ની કલ્પના કરો અને ઇલેક્ટ્રોન ‘જાદુઈ રીતે’ દિવાલમાંથી પસાર થાય છે. આ એક જૂનો વિચાર હતો, પરંતુ આ વૈજ્ઞાનિકોએ તે સાબિત કર્યું.

આ શોધ શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે? 

આ શોધ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં પરિવર્તન લાવશે. પહેલાં, ક્વોન્ટમ અસરો ફક્ત અણુ સ્તરે થતી હતી, પરંતુ હવે તેનો ઉપયોગ સર્કિટ – કમ્પ્યુટર્સ, સેન્સર્સ અને તબીબી ઉપકરણોમાં થાય છે.

• ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ: ક્યુબિટ્સ એવા સુપરકોમ્પ્યુટર્સને પાવર આપશે જે દવા, હવામાન અને ક્રિપ્ટોગ્રાફીમાં સમસ્યાઓનું નિરાકરણ લાવી શકે છે. ગૂગલ અને આઇબીએમ જેવી કંપનીઓ આ પર કામ કરી રહી છે.

• સેન્સર્સ: વધુ સારા એમઆરઆઈ મશીનો અને ડિટેક્ટર.

• સુપરકન્ડક્ટર્સ: ઊર્જા-મુક્ત વાયર જે વીજળી બચાવશે.