ஆந்திரப் பிரதேசத்தின் அமராவதியில் இந்தியாவின் முதல் குவாண்டம் மையம் -குஷ்பூ குமாரி

உலக குவாண்டம் தினத்தன்று இந்தியா தனது முதல் உள்நாட்டு குவாண்டம் கணினி சோதனை மையத்தை நிறுவியது. அது ஏன் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது என்பதைப் பார்ப்போம். தேசிய குவாண்டம் இயக்கம் (National Quantum Mission) என்றால் என்ன?

தற்போதைய செய்தி :

அமராவதியில் உள்ள SRM பல்கலைக்கழகத்தில் அமைக்கப்பட்ட, இந்தியாவின் முதலாவது உள்நாட்டு குவாண்டம் கணினிச் சோதனை வசதியை, ஆந்திரப் பிரதேச முதலமைச்சர் என். சந்திரபாபு நாயுடு ஏப்ரல் 14 அன்று முறைப்படி தொடங்கி வைத்தார். அமராவதி குவாண்டம் குறிப்பு வசதி மையம் (Amaravati Quantum Reference Facility (AQRA)) தொடங்கப்பட்டதன் மூலம், அமராவதி குவாண்டம் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சி மையம் (Amaravati Quantum Valley) ஒரு சர்வதேச குவாண்டம் கணினி மையமாக உருவெடுக்கும் என்று முதலமைச்சர் தெரிவித்தார்.

முக்கிய அம்சங்கள்:

1. உலக குவாண்டம் தினமான ஏப்ரல் 14 அன்று அமராவதி குவாண்டம் குறிப்பு வசதி மையம் (Amaravati Quantum Reference Facility (AQRA)) நிறுவப்பட்டது. இதன் மூலம் இந்தியா இப்போது வெளிப்படையான இறையாண்மை கொண்ட குவாண்டம் உள்கட்டமைப்பைப் பெற்றுள்ளது. இந்த முன்னெடுப்பில் இரண்டு முக்கிய தளங்கள் இடம்பெற்றுள்ளன: அவை மேதா டவர்ஸில் உள்ள 1Q சோதனைக்களம் மற்றும் அமராவதியில் உள்ள SRM பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள 1S சோதனைக்களம் ஆகும்.

2. இது, இந்தியாவின் தேசிய குவாண்டம் திட்டத்தின் கீழ் இயங்கும் ஆந்திரப் பிரதேச அரசின் முக்கிய குவாண்டம் தொழில்நுட்ப மையத்தின்கீழ் நிறுவப்பட்டது.

3. தேசிய குவாண்டம் இயக்கம் (National Quantum Mission (NQM)): 2023-24 முதல் 2030-31 வரை ரூ.6003.65 கோடி மொத்த செலவில் தொடங்கப்பட்ட குவாண்டம் தொழில்நுட்பம் (QT) துறையில் அறிவியல் மற்றும் தொழில்துறை ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டை (R&D) வளர்த்து அதை விரிவுபடுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. மேலும், குவாண்டம் தொழில்நுட்பத் துறையில் புதுமையான சூழலமைப்பை உருவாக்குவதையும் இது நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.

4. தேசிய குவாண்டம் இயக்கத்தின் (National Quantum Mission (NQM))  நோக்கங்கள்: அவை,

மிகைக்கடத்தல் மற்றும் ஒளியியல் தொழில்நுட்பம் போன்ற பல்வேறு தளங்களில், 8 ஆண்டுகளில் 50-1000 இயற்பியல் குவாண்டம் பிட்களைக் கொண்ட இடைநிலை அளவிலான குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குதல்,

இந்தியாவில் 2000 கி.மீ தூரத்திற்குள் உள்ள நில நிலையங்களுக்கு இடையில், செயற்கைக்கோள் அடிப்படையிலான பாதுகாப்பான குவாண்டம் (Satellite-based secure quantum communications) தொடர்பை ஏற்படுத்துதல்,

அணு அமைப்புகளில் அதிக உணர்திறன் கொண்ட காந்தமானிகளையும், துல்லியமான நேரக்கணிப்பு, தகவல் தொடர்பு மற்றும் திசைகாட்டும் அணு கடிகாரங்களையும் உருவாக்குதல்.

குவாண்டம் சாதனங்களைத் தயாரிப்பதற்காக, மிகைமின்கடத்திகள், புதுமையான குறைக்கடத்தி கட்டமைப்புகள் மற்றும் இடம்சார்ந்த பொருட்கள் போன்ற குவாண்டம் பொருட்களை வடிவமைத்துத் தொகுத்தல்,

குவாண்டம் தொடர்பு, உணர்தல் (sensing) மற்றும் அளவீட்டு  பயன்பாடுகளுக்காக, ஒற்றை ஒளிக்கற்றைகள் (single photons) உருவாக்கும் கருவிகள், அவற்றை கண்டறியும் கருவிகள், ஒன்றோடொன்று இணைந்த (entangled) ஒளிக்கற்றைகள் உருவாக்கும் தொழில்நுட்பங்களை மேம்படுத்துதல் ஆகும்.

5. குவாண்டம் தொழில்நுட்பம் (Quantum Technology) என்பது, குவாண்டம் இயக்கவியலின் கோட்பாடுகளை மையமாகக் கொண்டு குறிப்பாக நிர்வகிக்கப்படும் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களுக்கான ஒரு பொதுவான சொல்லாக  அனைவராலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது, குவாண்டம் கணினிகள் போன்ற குவாண்டம் கணினிச் சாதனங்களின் வடிவமைப்பு மற்றும் மேம்பாட்டிற்குத் தேவையான வன்பொருள், மென்பொருள், நெறிமுறைகள் மற்றும் வழிமுறைகளை உருவாக்குவதை  கொண்டுள்ளது.

6. இந்த தொழில்நுட்பம், குவாண்டம் இயற்பியலின் முக்கியக் கோட்பாடுகளை பயன்படுத்துகிறது. அவை, பல நிலைகளில் ஒரே நேரத்தில் இருப்பது, துகள்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைந்திருக்கும் நிலை மற்றும் அலைகள் ஒன்றுடன் ஒன்று பாதிக்கும் தன்மை ஆகியவற்றை பயன்படுத்தி, பெரிய அளவிலான கணக்கீடுகளை அதிக திறனுடன் மேற்பார்வை செய்தல் ஆகும்.

7. மேற்பொருந்தல் (Superposition) என்பது, ஒரு குவாண்டம் அமைப்பு அளவிடப்படும் வரை ஒரே நேரத்தில் பல ,ஊகிய நிலைகளில் இருப்பதை குறிக்கிறது. இந்த நிகழ்வு, துகளைக் கவனிக்காத வரை மட்டுமே நீடிக்கும். ஒருமுறை அதை கவனித்தவுடன், அந்த துகள் ஒரு இடத்தில் மட்டும் தோன்றும் மற்ற இடங்களில் அது இருப்பதை நிறுத்திவிடுகிறது.

8. மரபுசார் கணினியியலில், கணக்கீட்டிற்கான அடிப்படை அலகு ‘பிட்’ ஆகும், இது ‘0’ அல்லது ‘1’-ஆல் குறிக்கப்படுகிறது. ஒரு பிட் (bit) ‘0’ அல்லது ‘1’ என்ற இரண்டு மதிப்புகளில் ஒன்றாக மட்டுமே இருக்கும். இதற்கு மாறாக, குவாண்டம் கணினியியல் ‘க்யூபிட்’ அல்லது குவாண்டம் பிட் என்பதை அதன் அடிப்படை அலகாகப் பயன்படுத்துகிறது. மரபுசார் பிட்களைப் போல் இல்லாமல், க்யூபிட்கள் ‘0’ மற்றும் ‘1’ ஆகிய இரண்டின் மேற்பொருந்தலிலும் இருக்க முடியும்.  (இது ‘0’ மற்றும் ‘1’ ஆகியவற்றின் நேரியல் சேர்க்கையால் விவரிக்கப்படுகிறது மற்றும் அளவிடப்படும்போது.  க்யூபிட் ‘0’ அல்லது ‘1’ மூலம்  குறிக்கப்படுகிறது).

9. இணைப்பு நிலை: இது, இரண்டு அணுத்துகள்கள் தூரத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் எவ்வாறு ஒன்றோடொன்று பிணைக்கப்படுகின்றன என்பதையும், ஒரு துகளின் அளவில் ஏற்படும் மாற்றம் மற்றொன்றில் எவ்வாறு பிரதிபலிக்கிறது என்பதையும் விளக்கும் ஒரு நிகழ்வாகும். அனுப்புபவர் மற்றும் பெறுபவரின் க்யூபிட்களை (qubits) இணைப்பதன் மூலம், பாதுகாப்பு மீறல்களை (security breaches) தவிர்க்க முடியும்.

10. குறுக்கீடு: அளவிடப்படும்போது, ​​அணுத்துகள்களின் நிலைகளின் நிகழ்தகவுகளைப் பாதிக்கும் ஒரு அலை போன்ற மேற்பொருந்தல் நிகழ்வே துணை அணுத்துகள்களின் நிலைகளாகும். சிக்கல் என்பது இரண்டு துகள்களுக்கு இடையேயான ஒரு நிகழ்வாகும். அதேசமயம், குறுக்கீடு என்பது ஒன்றையொன்று சூழ்ந்துள்ள பல துகள்களின் விளைவாகும்.

குறுக்கீடு ஆக்கப்பூர்வமாகவும் அழிவுப்பூர்வமாகவும் இருக்கக்கூடும். இது குவாண்டம் கணக்கீட்டில், குறைந்த வாய்ப்பு உள்ள முடிவுகளை குறைத்து, அதிக வாய்ப்பு உள்ள முடிவுகளை மேம்படுத்தி, துல்லியத்தன்மையை வழங்குகிறது. 

அல்ட்ராகோல்ட் அணுக்கள்

1. அல்ட்ராகோல்ட் அணுக்களே குவாண்டம் தொழில்நுட்பப் புரட்சியின் முக்கிய மையமாகத் திகழ்கின்றன. மும்பையில் உள்ள டாடா அடிப்படை ஆராய்ச்சி நிறுவனம், பெங்களூருவில் உள்ள இந்திய அறிவியல் கழகம் (Indian Institute of Science (IISC)), புனேவில் உள்ள இந்திய அறிவியல் கல்வி மற்றும் ஆராய்ச்சி நிறுவனம் மற்றும் ராமன் ஆராய்ச்சி நிறுவனம் போன்ற நிறுவனங்களில் உள்ள முன்னணி குழுக்களுடன், குளிர் மற்றும் அல்ட்ராகோல்ட் அணு இயற்பியலில் இந்தியா ஒரு வலுவான மற்றும் வளர்ந்து வரும் இடத்தைப் பிடித்துள்ளது.

2. இந்தியாவில் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன்  வேகத்தை உருவாக்கிய முதல் ஆய்வகம் டாட்டா அடிப்படை ஆராய்ச்சி  (Tata Institute of Fundamental Research (TIFR)) நிறுவனமாகும். இது  இந்தத்துறையில் ஒரு முக்கிய சாதனையாக உள்ளது. மேலும், இது அல்ட்ராகோல்ட் அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள்மீது தொடர்ந்து இயங்கி வருகிறது.

3. இயற்பியலில் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை தனிச்சுழி வெப்பநிலை (absolute zero) ஆகும். அது −273 15°C இந்த நிலையில் அணுக்கள் அசைவதை நிறுத்தி அமைதியாக இருக்கும். இந்த வெப்பநிலையில், பொதுவாகப் பொருளுக்கு வெப்பநிலையை வழங்கும் வகையில் அசைந்துகொண்டிருக்கும் அணுக்கள், அந்த நிலையில் நகர்வதை நிறுத்திவிடும். இயற்கை அனுமதிக்கும் அளவிற்கு அவை முழுமையாக அசையாமல் இருக்கும்.

4. தனிச்சுழி வெப்பநிலைக்குச் சில பில்லியனில் ஒரு பாகம் மட்டுமே மேலே உள்ள இந்த வரம்பிற்கு, அணுக்களை மிக அருகில் கொண்டு வருவது எப்படி என்பதை விஞ்ஞானிகள் கற்றுக்கொண்டுள்ளனர். அந்த உறைந்துபோன, அசைவற்ற உலகில், அணுக்கள் சிறிய பில்லியர்ட் பந்துகளைப் போலச் செயல்படுவதை நிறுத்திவிட்டு, ஒன்றுடன் ஒன்று  இணைத்து அலைகளைப் போலச் செயல்படத் தொடங்குகின்றன.

5. பொதுவாக குவாண்டம் இயற்பியல் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அணுக்கள் அளவில் மட்டுமே காணப்படும். ஆனால், இங்கே தெளிவாக தெரிகிறது. அணுக்கள் மெதுவாகும் போது, அவற்றின் குவாண்டம் தன்மை அவற்றின் நடத்தையை நிர்ணயிக்கும்.

6. மிகக் குறைந்த வெப்பநிலைகளில், ஒரு அணுவின் அலை போன்ற தன்மை விரிவடைந்து ஒன்றுடன் ஒன்று இணைகிறது. போதுமான அளவு அணுக்கள் குளிர்ந்தால், அவை அனைத்தும் ஒரே குவாண்டம் நிலையில் சேர்ந்து ஒரே பொருளாக நடக்கத் தொடங்கும். இந்த நிலை போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் செறிமம் (Bose–Einstein Condensate) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதில் கோடிக்கணக்கான அணுக்கள் தனித்தனியாக இல்லாமல்  உயர் அணு (super-atom) போல செயல்படும்.

7. குவாண்டம் தொழில்நுட்பத்தில், சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்தி குளிர் அணுக்களை சீரான வடிவங்களில் அமைப்பதன் மூலம், இயற்பியலாளர்களால் வேறுவிதமான திடப்பொருள்கள், மிகக் குறைந்த கடத்திகள் போன்ற அமைப்புகளின் நடத்தையைப் பிரதிபலிக்கும் செயற்கைப் பொருட்களை உருவாக்க முடியும். இந்த “குவாண்டம் மாதிரி அமைப்பாளர்கள்”, சாதாரண கணினிகளால் தீர்க்க முடியாத சிக்கலான பிரச்சினைகளை விஞ்ஞானிகள் ஆய்வுசெய்ய உதவுகின்றன.

8. குளிர்ந்த அணுக்கள், குவாண்டம் கணினிகளின் அடிப்படை கூறுகளாகவும் உருவாக்கப்படுகின்றன. இவை மூலக்கூறு வடிவமைப்பு அல்லது குறியாக்கவியல் போன்ற சில பிரச்சினைகளை, இன்றைய கணினிகளைவிட மிக வேகமாக தீர்க்கும் திறன் கொண்டவை.

Original Link: India’s first quantum facility in Andhra Pradesh’s Amravati