ભારતનું નવું નેશનલ ક્વોન્ટમ મિશન શું હાંસલ કરશે?

પ્રતિનિધિ ચિત્ર. | ફોટો ક્રેડિટ: ડીપ માઇન્ડ

સેન્સર – સિસ્ટમો કે જે ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો, પરિભ્રમણ અને પ્રવેગક, સમય માપવા અને વધતી ચોકસાઈ સાથે જૈવિક પ્રણાલીઓને શોધવામાં મદદ કરે છે – તે આરોગ્યસંભાળ, સુરક્ષા અને પર્યાવરણીય દેખરેખ જેવા આવશ્યક સાહસોનો એક અવિભાજ્ય ભાગ છે અને રોજ-બ-રોજ માટે વ્યવહારીક રીતે અનિવાર્ય છે. દિવસનું જીવન.

આ નેશનલ ક્વોન્ટમ મિશનભારત સરકારના વિજ્ઞાન અને પ્રૌદ્યોગિકી વિભાગ દ્વારા શરૂ કરવામાં આવેલ, આ સાહસો દ્વારા ઉમેરાયેલ મૂલ્યને વેગ આપતા અદ્યતન સેન્સર્સ બનાવવા માટે ફોટોન અને સબએટોમિક કણોની નાજુક ક્વોન્ટમ સુવિધાઓને એન્જિનિયર કરવા અને તેનો ઉપયોગ કરવા માટે સમગ્ર રાષ્ટ્રમાં પ્રયાસો હાથ ધરવાનો હેતુ છે. ટકાઉ વિકાસ.

કેન્દ્રીય કેબિનેટ મિશનને મંજૂરી આપી ગયા અઠવાડિયે રૂ. 6,000 કરોડના ખર્ચે. તેનો અમલ 2023 થી 2031 સુધી કરવામાં આવશે.

ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્ર કેવી રીતે મદદ કરી શકે?

ક્લાસિકલ સેન્સર પરિચિત સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે અને જેમ કે તેમની પદ્ધતિઓ આપણા માટે સાહજિક છે. તબીબી ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં, આ સેન્સર પેશીઓમાં અણુ ન્યુક્લી દ્વારા ઉત્સર્જિત ખૂબ જ નબળા સંકેતોને સંવેદન કરવામાં અને રોગોને શોધવામાં કેન્દ્રિય ભૂમિકા ભજવે છે. તેઓ ચેતાકોષો દ્વારા પેદા થતા નબળા ચુંબકીય ક્ષેત્રોને સમજે છે અને મગજની પ્રવૃત્તિને મેપ કરે છે, નિષ્ણાતોને પ્રારંભિક તબક્કે ન્યુરોલોજીકલ બિમારીઓ શોધવામાં મદદ કરે છે.

તેઓનો ઉપયોગ ગ્લોબલ પોઝિશનિંગ સિસ્ટમ (GPS) માં અવકાશ અને સમયના નાના વિચલનોને માપવા માટે પણ થાય છે, જે અમને જમીન પર અત્યાધુનિક પરિવહન અને લોજિસ્ટિક્સ સિસ્ટમ્સ બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.

જ્યારે અમે સબએટોમિક સ્કેલ પર થતી પ્રક્રિયાઓનો લાભ લઈને આ ક્લાસિકલ સેન્સરની મર્યાદાઓને આગળ ધપાવીએ છીએ, ત્યારે અમારા ઉપકરણો સંવેદનશીલતાના સ્તરને ઍક્સેસ કરે છે જે અમને રમત-બદલતી એપ્લિકેશનો વિકસાવવા દે છે.

પ્રકાશની ‘સ્ક્વિઝ્ડ સ્ટેટ્સ’નો વિચાર કરો. જ્યારે આપણે ભૌતિક ઘટનાઓને શોધવા માટે પ્રકાશનો ઉપયોગ કરીએ છીએ ત્યારે તેઓ શોધ મર્યાદાને પાર કરે છે. આ હેઈઝનબર્ગના અનિશ્ચિતતાના સિદ્ધાંતને કારણે છે: અમે એક જ સમયે એક જ ચોકસાઈ સાથે ફોટોનની તીવ્રતા અને તબક્કા (પ્રકાશના મૂળભૂત કણો)ને માપી શકતા નથી. એટલે કે, જ્યારે તે પદાર્થોમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે અથવા શોષાય છે અથવા જ્યારે પ્રકાશનો તબક્કો બદલાય છે ત્યારે આપણે પ્રકાશની તીવ્રતાને કેટલી ચોક્કસ રીતે માપી શકીએ છીએ તેની એક કુદરતી મર્યાદા છે.

ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ અમને રસ ન હોય તેવા પરિમાણોના ખર્ચે ઉચ્ચ ચોકસાઈ (‘સ્ક્વિઝ્ડ સ્ટેટ્સ’) સાથે માત્ર રસના પરિમાણોને માપવાની મંજૂરી આપીને આ અવરોધને દૂર કરવામાં મદદ કરી શકે છે.

તકનીકો કેવી રીતે લાભ લઈ શકે છે?

તે નોંધવું યોગ્ય છે કે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ મેક્રોસ્કોપિક વિશ્વમાં આપણા અનુભવોની વિરુદ્ધમાં કાર્ય કરે છે. આનું કારણ એ છે કે અણુ અને સબએટોમિક સ્કેલ પર કાર્ય કરતી સિસ્ટમો ક્વોન્ટમ સુપરપોઝિશન (જેમ કે બે કાંકરા ફેંકવામાં આવે ત્યારે પાણીમાં બે ગોળાકાર તરંગો ઉમેરાય છે), ક્વોન્ટમ એન્ટેન્ગલમેન્ટ (એક લાક્ષણિકતા જે બે દૂરના કણોના ગુણધર્મોને તાત્કાલિક રીતે જાણવા તરફ દોરી જાય છે) જેવી ઘટનાઓ દ્વારા સંચાલિત થાય છે. ), વેવ-પાર્ટિકલ ડ્યુએલિટી (કણો તરંગો તરીકે વર્તે છે અને તેનાથી ઊલટું), અને ક્વોન્ટમ ટનલીંગ (કણો ક્યારેક અવરોધમાંથી તેમનો માર્ગ શોધે છે).

જ્યારે આ શક્યતાઓ – જે મેક્રોસ્કોપિક વિશ્વમાં અસ્તિત્વમાં નથી –નો ઉપયોગ ટેક્નોલોજીમાં થાય છે, ત્યારે ટેક્નોલોજીઓ અદ્ભુત વસ્તુઓ કરવા સક્ષમ લાગે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ તરંગ-કણ દ્વૈતતાનો લાભ લે છે. ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ ઇમેજિંગના માધ્યમ તરીકે દૃશ્યમાન પ્રકાશનો ઉપયોગ કરે છે. ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ દૃશ્યમાન પ્રકાશને બદલે ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ કરે છે. ઇલેક્ટ્રોનની તરંગલંબાઇ (તરંગો તરીકે ગણવામાં આવે છે) તે મર્યાદા સુધી ઘટાડી શકાય છે જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ નેનોમીટર-કદના પદાર્થોની છબી કરી શકે છે – દૃશ્યમાન પ્રકાશ સાથે અશક્ય કાર્ય.

ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સનાં પરિણામો માત્ર સેન્સર સુધી મર્યાદિત નથી. ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના સિદ્ધાંતોના અનુગામી ઉપયોગથી વૈજ્ઞાનિકોને ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને સુપરકન્ડક્ટર જેવા સેમિકન્ડક્ટિંગ ઉપકરણો શોધવામાં અને પરમાણુઓમાં અણુઓ વચ્ચેના દળોને સમજવામાં મદદ મળી છે. તેણે સેમિકન્ડક્ટર ટેક્નોલોજી, સ્વચ્છ ઊર્જા અને નવી દવાઓના વિકાસમાં તેજીને જન્મ આપ્યો.

21મી સદીમાં, વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિકો એવા ઉપકરણો બનાવવા માટે ક્વોન્ટમ યાંત્રિક વિશેષતાઓને નિયંત્રિત કરવામાં અને તેનો ઉપયોગ કરવામાં સક્ષમ બન્યા છે જે વિવિધ ક્ષેત્રોમાં નવા દાખલાઓને વ્યાખ્યાયિત કરવા આવી રહ્યા છે, જે બીજી ક્વોન્ટમ ક્રાંતિ અથવા ક્વોન્ટમ 2.0 તરફ દોરી જાય છે. આનાથી માનવજાતની ઝડપી પરિવહન, ઝડપી અને વધુ સુરક્ષિત સંદેશાવ્યવહાર, દવાઓની રચનામાં ટૂંકા લીડ-ટાઇમ, રાષ્ટ્રીય સરહદો સુરક્ષિત કરવા અને ઊંડા અવકાશની શોધ કરવાની અપેક્ષા છે.

ક્વોન્ટમ 2.0 ભારતને કેવી રીતે મદદ કરશે?

ક્વોન્ટમ 2.0 મોરચે, ભારતે અત્યાર સુધી શૈક્ષણિક, સરકારી પ્રયોગશાળાઓ અને કેટલીક અન્ય સુવિધાઓમાં વિવિધ વૈજ્ઞાનિકોની આગેવાની હેઠળ નાના પાયે અને અલગ-અલગ પ્રયાસો કર્યા છે. આ છૂટાછવાયા પ્રયાસોને કારણે ક્ષેત્રમાં મર્યાદિત ક્ષમતા અને ઉપયોગી ઉત્પાદનોમાં મર્યાદિત અનુવાદક્ષમતા થઈ છે.

નેશનલ ક્વોન્ટમ મિશનની રચના હાલના જ્ઞાનને એકીકૃત કરવા અને રાષ્ટ્રવ્યાપી જ્ઞાન જનરેશન, અનુવાદ અને સ્વદેશીકરણના પ્રયાસો બનાવવાના સંકલિત પ્રયાસો દ્વારા આ પ્રયાસોને વેગ આપવા માટે કરવામાં આવી છે.

જ્યાં સુધી ક્વોન્ટમ-સેન્સિંગનો સંબંધ છે ત્યાં સુધી, મિશન ઉપકરણો અને સિસ્ટમોની ભરમાર બનાવવા માટે સંશોધન અને તકનીકી વિકાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરશે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• ચુંબકીય સેન્સર કે જે પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્ર કરતાં લાખો-ગણા નબળા ચુંબકીય ક્ષેત્રોને અનુભવી શકે છે, હીરામાં ફસાયેલા વર્ચ્યુઅલ અણુઓનો ઉપયોગ કરીને, અણુઓ ઠંડા અને નજીકના નિરપેક્ષ-શૂન્ય તાપમાને ફસાયેલા હોય છે, ઓરડાના તાપમાને અણુઓનો સંગ્રહ વગેરે.

• ચોક્કસ ઘડિયાળો કે જે 300 અબજ કરતાં વધુ વર્ષોમાં એક સેકન્ડ કરતાં પણ ઓછા સમયમાં ખોવાઈ જશે, જે આપણને બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિનો અભ્યાસ કરવામાં મદદ કરવા માટે 1,000-ગણાથી વધુ ચોક્કસ હોય તેવા નેવિગેશન ઉપકરણો વિકસાવવા દે છે – એસ્ટ્રોફિઝિક્સમાં એક ખુલ્લો પ્રશ્ન

• નેવિગેશન ઉપકરણો કે જે જીપીએસ સિગ્નલની જરૂરિયાત વિના સ્વાયત્ત રીતે કાર્ય કરી શકે છે – સ્વાયત્ત ડ્રાઇવિંગ સિસ્ટમ્સ અને ડીપ સ્પેસ નેવિગેશનનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ

• સસ્તું સેન્સર કે જે ન્યૂનતમ હસ્તક્ષેપ સાથે માનવ શરીરમાં એનાટોમિક ફેરફારો શોધી શકે છે

મિશન આને એવા ખર્ચે પ્રાપ્ત કરવામાં પણ મદદ કરશે જે એપ્લિકેશનની વિશાળ શ્રેણી માટે સસ્તું અને સ્કેલેબલ છે.

ઉમાકાંત દામોદર રાપોલ ભૌતિકશાસ્ત્ર વિભાગ, ભારતીય વિજ્ઞાન શિક્ષણ અને સંશોધન સંસ્થા, પુણેમાં પ્રોફેસર છે.