भौतिकी का नोबेल 2025

• वैज्ञानिक प्रगति: यह पहली बार था जब यह स्पष्ट रूप से सिद्ध हुआ कि क्वांटम प्रभाव केवल परमाणु या उप-परमाणविक स्तर तक सीमित नहीं, बल्कि मैक्रोस्कोपिक स्तर पर भी मौजूद हो सकते हैं।
  • उनके परिणामों ने सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स (Superconducting Qubits) की नींव रखी, जो आज गूगल (Google) और आईबीएम (IBM) जैसी कंपनियों के क्वांटम कंप्यूटरों का मुख्य आधार हैं।

क्वांटम कंप्यूटिंग क्या है? 

• संकल्पना: क्वांटम कंप्यूटिंग के अंतर्गत क्वांटम यांत्रिकी (Quantum Mechanics) के सिद्धांतों का उपयोग करके जानकारी को ऐसे तरीकों से संसाधित करती है, जो पारंपरिक कंप्यूटर नहीं कर सकते।

• क्यूबिट बनाम बिट: सामान्य कंप्यूटर बिट्स (0 या 1) का उपयोग करते हैं, जबकि क्वांटम कंप्यूटर क्यूबिट्स (Qubits) का उपयोग करते हैं, जो सुपरपोजिशन (Superposition) के कारण एक साथ कई अवस्थाओं में रह सकते हैं।
• लाभ: ‘क्यूबिट्स’ एक साथ कई संभावनाओं को प्रदर्शित कर सकते हैं,  इसलिए क्वांटम कंप्यूटर पारंपरिक कंप्यूटरों से कई गुना तीव्र जटिल समस्याएँ हल कर सकते हैं।
• उपयोग 
  • क्रिप्टोग्राफी: सुरक्षित संचार और कोड डिकोड में।
  • कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI): एल्गोरिदम के तीव्र प्रशिक्षण हेतु।
  • जलवायु मॉडलिंग: वैश्विक पूर्वानुमान के सटीक सिमुलेशन हेतु।
  • स्वास्थ्य सेवा: औषधि एवं आणविक विश्लेषण हेतु।
• भारत का प्रयास: राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (वर्ष 2023–2031) के तहत भारत स्वदेशी क्वांटम कंप्यूटर, संचार नेटवर्क, और क्वांटम सेंसर विकसित करने का लक्ष्य रखता है।

क्वांटम यांत्रिकी के बारे में 

• क्वांटम यांत्रिकी (Quantum Mechanics) भौतिकी की वह शाखा है, जो बताती है कि पदार्थ और ऊर्जा परमाणु एवं उप-परमाणविक स्तरों पर कैसे व्यवहार करते हैं, जहाँ भौतिक मात्राएँ असतत् (Discrete) हो जाती हैं, कण तरंगों की तरह व्यवहार करते हैं और प्रक्रियाएँ संभावनाओं पर आधारित होती हैं, निश्चितताओं पर नहीं।

क्वांटम यांत्रिकी के प्रमुख सिद्धांत 

•  सुपरपोजिशन
  • क्वांटम यांत्रिकी में कण एक साथ कई अवस्थाओं में रह सकते हैं, जब तक उनका अवलोकन न किया जाए।
  • एक क्यूबिट, 0 और 1 दोनों अवस्थाओं में एक साथ रह सकता है , जिससे विस्तृत समानांतर गणनाएँ (Parallel Computation) संभव होती हैं।
    •  उदाहरण: घूमता हुआ सिक्का “हेड्स” और “टेल्स” दोनों हो सकता है, जब तक वह गिर न जाए।

• क्वांटम टनलिंग
  • इसमें कण उन बाधाओं को पार कर सकते हैं, जिन्हें पार करने के लिए उनके पास पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती।
  •  ऐसा इसलिए होता है क्योंकि क्वांटम कण संभाव्यता तरंगों (Probability Waves) की तरह व्यवहार करते हैं।
  • उदाहरण
    • सूर्य की ऊर्जा: सूर्य के अंदर होने वाले संलयन (Fusion) में प्रोटॉनों की ‘टनलिंग’ होती है।
    • इलेक्ट्रॉनिक्स: टनल डायोड्स और फ्लैश मेमोरीज में इसका उपयोग।
    • क्वांटम सर्किट्स: जोसफसन जंक्शन में इलेक्ट्रॉन ‘टनलिंग’ करते हैं, यही सिद्धांत सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स की नींव है और यही वह सिद्धांत है, जिसे वर्ष 2025 के नोबेल विजेताओं ने मैक्रोस्कोपिक स्तर पर सिद्ध किया।

• क्वांटम एंटैंगलमेंट
  • जब दो कण ‘एंटैंगल्ड’ हो जाते हैं, तो एक में परिवर्तन होने पर  दूसरा तुरंत प्रभावित होता है चाहे वे कितनी भी दूरी पर हों।
  • यह सिद्धांत क्वांटम संचार और डेटा ट्रांसफर का आधार है।
• क्वांटम इंटरफेरेंस
  • क्वांटम कण तरंगों की भाँति व्यवहार करते हैं और जब वे एक-दूसरे से ओवरलैप होते हैं तो एक-दूसरे को पुनर्योज्य या निरस्त (Reinforce or Cancel) कर सकते हैं।
  • यह गुण क्वांटम कंप्यूटरों को सही समाधान चुनने और गलत विकल्पों को हटाने में मदद करता है, जिससे गणनाएँ अधिक दक्ष और सटीक बनती हैं।

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