क्वांटम प्रौद्योगिकियां: सुपरकंडक्टिंग प्रक्रियाओं में नई अंतर्दृष्टि

एक क्वांटम कंप्यूटर का विकास जो समस्याओं को हल कर सकता है, जिसे शास्त्रीय कंप्यूटर केवल बड़े प्रयास से या बिल्कुल भी नहीं हल कर सकते हैं - यह वह लक्ष्य है जिसका वर्तमान में दुनिया भर में अनुसंधान टीमों की बढ़ती संख्या द्वारा पीछा किया जा रहा है। कारण: क्वांटम प्रभाव, जो सबसे छोटे कणों और संरचनाओं की दुनिया से उत्पन्न होते हैं, कई नए तकनीकी अनुप्रयोगों को सक्षम करते हैं। तथाकथित सुपरकंडक्टर्स, जो क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के अनुसार सूचना और संकेतों को संसाधित करने की अनुमति देते हैं, क्वांटम कंप्यूटर को साकार करने के लिए आशाजनक घटक माने जाते हैं। हालाँकि, सुपरकंडक्टिंग नैनोस्ट्रक्चर का एक महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि वे केवल बहुत कम तापमान पर कार्य करते हैं और इसलिए उन्हें व्यावहारिक अनुप्रयोगों में लाना मुश्किल होता है। googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });

मुंस्टर और फोर्सचुंगज़ेंट्रम जूलिच विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने अब पहली बार उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स - यानी सुपरकंडक्टर्स से बने नैनोवायरों में ऊर्जा परिमाणीकरण के रूप में जाना जाता है, जिसमें तापमान ऊंचा होता है, जिससे क्वांटम यांत्रिक प्रभाव प्रबल होते हैं। सुपरकंडक्टिंग नैनोवायर तब केवल चयनित ऊर्जा अवस्थाओं को मानता है जिनका उपयोग जानकारी को एनकोड करने के लिए किया जा सकता है। उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स में, शोधकर्ता पहली बार एक फोटॉन के अवशोषण का निरीक्षण करने में भी सक्षम थे, एक प्रकाश कण जो सूचना प्रसारित करने का काम करता है।

"एक ओर, हमारे परिणाम भविष्य में क्वांटम प्रौद्योगिकियों में काफी सरलीकृत शीतलन प्रौद्योगिकी के उपयोग में योगदान दे सकते हैं, और दूसरी ओर, वे हमें सुपरकंडक्टिंग राज्यों और उनकी गतिशीलता को नियंत्रित करने वाली प्रक्रियाओं में पूरी तरह से नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं, जो अभी भी हैं समझ में नहीं आया,'' मुंस्टर विश्वविद्यालय में भौतिकी संस्थान के अध्ययन नेता जून प्रो. कार्स्टन शुक पर जोर दिया गया है। इसलिए परिणाम नए प्रकार की कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के विकास के लिए प्रासंगिक हो सकते हैं। यह अध्ययन नेचर कम्युनिकेशंस जर्नल में प्रकाशित हुआ है।

वैज्ञानिकों ने येट्रियम, बेरियम, कॉपर ऑक्साइड और ऑक्सीजन या संक्षेप में YBCO तत्वों से बने सुपरकंडक्टर्स का उपयोग किया, जिससे उन्होंने कुछ नैनोमीटर पतले तार बनाए। जब ये संरचनाएं विद्युत धारा का संचालन करती हैं तो भौतिक गतिशीलता होती है जिसे 'फेज स्लिप' कहा जाता है। YBCO नैनोवायर के मामले में, चार्ज वाहक घनत्व के उतार-चढ़ाव के कारण सुपरकरंट में भिन्नता होती है। शोधकर्ताओं ने 20 केल्विन से नीचे के तापमान पर नैनोवायरों में प्रक्रियाओं की जांच की, जो शून्य से 253 डिग्री सेल्सियस नीचे के तापमान से मेल खाता है। मॉडल गणनाओं के संयोजन में, उन्होंने नैनोवायरों में ऊर्जा अवस्थाओं की मात्रा का प्रदर्शन किया। जिस तापमान पर तारों ने क्वांटम अवस्था में प्रवेश किया वह 12 से 13 केल्विन पाया गया - यह तापमान सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के लिए आवश्यक तापमान से कई सौ गुना अधिक है। इसने वैज्ञानिकों को अनुनादकों का उत्पादन करने में सक्षम बनाया, अर्थात विशिष्ट आवृत्तियों के अनुरूप दोलन प्रणाली, बहुत लंबे जीवनकाल के साथ और क्वांटम यांत्रिक अवस्था को लंबे समय तक बनाए रखने के लिए। यह बड़े क्वांटम कंप्यूटरों के दीर्घकालिक विकास के लिए एक शर्त है।

क्वांटम प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए अन्य महत्वपूर्ण घटक, लेकिन संभावित रूप से चिकित्सा निदान के लिए भी, ऐसे डिटेक्टर हैं जो एकल-फोटॉन को भी पंजीकृत कर सकते हैं। मुंस्टर विश्वविद्यालय में कार्स्टन शुक का शोध समूह सुपरकंडक्टर्स पर आधारित ऐसे एकल-फोटॉन डिटेक्टर विकसित करने पर कई वर्षों से काम कर रहा है। जो पहले से ही कम तापमान पर अच्छा काम करता है, दुनिया भर के वैज्ञानिक एक दशक से अधिक समय से उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स के साथ इसे हासिल करने की कोशिश कर रहे हैं। अध्ययन के लिए उपयोग किए गए YBCO नैनोवायरों में, यह प्रयास अब पहली बार सफल हुआ है। शुक अनुसंधान समूह के सह-लेखक मार्टिन वोल्फ कहते हैं, "हमारे नए निष्कर्ष नए प्रयोगात्मक रूप से सत्यापन योग्य सैद्धांतिक विवरणों और तकनीकी विकास का मार्ग प्रशस्त करते हैं।"

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