2025 The International Year of Quantum: ఇది క్వాంటమ్‌ నామ సంవత్సరం

ఒకప్పుడు కంప్యూటర్, హైటెక్... వంటి పదాలు రాజకీయాలను హడావిడి చేసినట్టు; ఇప్పుడు ‘క్వాంటమ్’ అనే మాట బహుళ ప్రచారంలో ఉంది. క్వాంటమ్ కంప్యూటర్, క్వాంటమ్ వ్యాలీ, క్వాంటమ్ కంప్యూటేషన్... వంటి పలు మాటలు తరచూ వినపడుతున్నాయి. నిజానికి ఐక్యరాజ్యసమితి జనరల్ అసెంబ్లీ 2024 జూన్ 7న తీసుకున్న నిర్ణయం ప్రకారం 2025 సంవత్సరం ‘అంతర్జాతీయ క్వాంటమ్ శాస్త్ర సాంకేతిక సంవత్సరం’ (ఇంటర్నేషనల్ ఇయర్ ఆఫ్ క్వాంటమ్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ). సాధారణ ప్రజానీకానికి క్వాంటమ్ సైన్సు ఉపయోగాలను తెలియజెప్పడం; రాబోయే క్వాంటమ్ విప్లవం గురించి ప్రస్తావించడం... మొదలైన ఉద్దేశ్యాలతో ఈ నిర్ణయం తీసుకున్నారు. అలాగే 1925 మధ్యలో వెర్నర్ హైసెన్‌బర్గ్ (Werner Heisenberg) తన మేట్రిక్స్ మెకానిక్స్ గురించి ప్రతిపాదించాడు. దీనిని క్వాంటమ్‌ శాస్త్రానికి తొలి అడుగు అనుకుంటే, దీనికి పరాకాష్ఠ అనదగ్గ వేవ్ మెకానిక్స్‌కు సంబంధించిన పరిశోధనా పత్రాలను ఎర్విన్ ష్రూడింజర్ 1926 జనవరి–జూలై మధ్య ప్రకటించాడు. 2025 క్వాంటమ్‌ మెకానిక్స్‌కు శతవార్షిక సంవత్సరం.

వందేళ్లుగా భౌతిక శా‍స్త్రానికి సంబంధించిన అన్ని విభాగాలనూ క్వాంటమ్ మెకానిక్స్ విశేషంగా ప్రభావితం చేసింది. 1895 ప్రాంతంలో భౌతిక శాస్త్రానికి సంబంధించి అంతా స్పష్టంగా తెలిసిపోయిందనే అభిప్రాయానికి వస్తున్నవేళ, క్లాసికల్ ఫిజిక్స్ వివరించలేని రీతిలో బ్లాక్ బాడీ రేడియేషన్, ఫొటో ఎలక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్, పరమాణువుల స్థిరత్వం వంటివి ఎదురయ్యాయి. మరోవైపు కణమా తరంగమా అనే ద్వైదీ భావం, అనిశ్చితత్వ సూత్రం, పౌలి వర్జన నియమం వంటివి ముందుకు వచ్చాయి. పూర్తిగా సాఫీగా నడుస్తున్నదనుకుంటున్న సమయంలో ఈ కొరకరాని కొయ్యలు వంటివి తారసపడటంతో ఈ ఆవిష్కరణల సముదాయాన్ని ఎలా పిలవాలో తెలియక, తాత్కాలికంగా ‘న్యూ ఫిజిక్స్’ అని పిలిచారు. చివరకు అదే పేరు స్థిరపడింది. దీనికి శిఖరమాన స్థాయిగా క్వాంటమ్ మెకానిక్స్ పూర్తిస్థాయిలో 1926–27 కాలానికి నిలదొక్కుకోవడం చరిత్ర.

1900లో మాక్స్ ప్లాంక్ (Max Plank) అనే శాస్త్రవేత్త బ్లాక్ బాడీ రేడియేషన్‌ను వివరించడానికి ‘క్వాంటమ్’ (అంటే ఎనర్జీ ప్యాకెట్ లేదా శక్తి పొట్లం అనే అర్థంతో చేసిన) భావన క్వాంటమ్ మెకానిక్స్ విభాగానికి శ్రీకారం చుట్టింది. అంతవరకు బోధపడని ఫొటో ఎలక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్‌ను వివరించడానికి ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్‌ తన ప్రత్యేక సాపేక్షతా సిద్ధాంతాన్ని 1905లో, తర్వాత సాధారణ సాపేక్షతా సిద్ధాంతాన్ని 1915లో ప్రకటించాడు. 1913లో నీల్స్‌బోర్ తన అణు సిద్ధాంత ప్రతిపాదనను చేశాడు. తర్వాత కోపెన్ హెగెన్ 1917లో కాంప్లిమెంటారిటీ సూత్రాన్ని ప్రతిపాదించాడు. తర్వాత లూయిస్ డిబ్రోగ్లీ తరంగ– కణ భావన (1924), వెర్నర్ హైసన్‌బెర్గ్ మాట్రిక్స్ మెకానిక్స్ (1925), ఎర్విన్ ష్రూడింజర్ వేవ్ మెకానిక్స్ (1926) ముందుకొచ్చాయి. పిమ్మట మాక్స్ బోర్న్, పాల్ డిరాక్, ఎన్రికో ఫెర్మి, సత్యేంద్రనాథ్ బోస్, రిచర్డ్ ఫెనీమన్ వంటి శాస్త్రవేత్తలు 1940 దాకా అద్భుతమైన రీతిలో వివిధ భావనలను ప్రతిపాదించి ‘క్వాంటమ్ ఎలక్ట్రో డైనమిక్స్’ అనే పూర్తి సాపేక్షతాపరమైన ‘క్వాంటమ్ ఫీల్డ్ థీయరీ’ని ప్రకటించారు. (ఈ సిద్ధాంతానికే 1965లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది.) అయితే ఆయువుపట్టు వంటి సూత్రీకరణలు 1925–26లలో వచ్చాయి కనుక, క్వాంటమ్ మెకానిక్స్ శతవార్షికం 2025లో జరపాలని నిర్ణయించారు.

ఈ క్వాంటమ్ మెకానిక్స్ విభాగం రావడంతో అంతవరకు అధికారం చెలాయించిన క్లాసికల్ మెకానిక్స్ ప్రాభవం పడిపోయింది. అలాగే పరమాణు నిర్మాణం, అణువుల మధ్య రసాయన బంధనం వంటివి సులువుగా బోధపడటం మొదలైంది. దాంతో మొత్తం రసాయనశాస్త్ర పునాదులు మారిపోయాయి. ఇక ఆప్టిక్స్ విభాగమైతే పూర్తిగా పునర్జన్మ పొందింది. ఇక ‘సాలిడ్ స్టేట్ ఫిజిక్స్’గా ఇంతకాలం పిలుచుకున్న ‘కండెన్స్‌డ్‌ మ్యాటర్ ఫిజిక్స్’ కొత్తగా వచ్చి చేరింది. అంటే సెమీ కండక్టర్స్‌కు సంబంధించిన టెక్నాలజీ. ఇప్పుడు నానో టెక్నాలజీ హవా నడుస్తోంది.

భౌతికశాస్త్ర విభాగాలను రూపు మార్చడం కాకుండా, పూర్తిగా కొత్త పునాదుల మీద నిలబెట్టింది, మరో విధంగా చెప్పాలంటే ఫిజిక్స్‌ను ఫిలాసఫీ దరిదాపులకు కూడా తీసుకెళ్లింది క్వాంటమ్ మెకానిక్స్ చట్రమే. దీని గురించి చర్చ మొదలుపెడితే అది ఇంకో పార్శ్వం అవుతుంది.

ఇక మనకు సహజంగా తోచే సందేహం ఏమిటంటే ‘క్వాంటమ్ కంప్యూటర్స్’ అనేవి ఇప్పుడున్న కంప్యూటర్స్ కన్నా ఏ రకంగా విభిన్నమని? మౌలికమైన తేడా ఏమిటంటే కంప్యూటర్‌లో ‘బిట్’ అనేది ఆధార భూతమైతే, క్వాంటమ్ కంప్యూటర్‌లో ‘క్యూబిట్’ అవుతుంది. సులువుగా బోధపడే పోలికగా చెప్పాలంటే ఇప్పుడు వాడే కంప్యూటర్ ఎలాంటిదంటే పెద్ద లైబ్రరీలో ఒక్కో పుస్తకాన్ని తీసి చూడటం లాంటిది. అలా కాకుండా ఆ లైబ్రరీలోని అన్ని పుస్తకాలను ఏకకాలంలో సూక్ష్మాతి సూక్ష్మంగా పరిశీలిస్తూ, తప్పులను ఎక్కడికక్కడ తీసివేస్తూ, మన అవగాహనను సవరించుకుంటూ, సరైన విషయాన్ని త్వరగా తేల్చి వివరించడం వంటిది క్వాంటమ్ కంప్యూటర్ చేసే పని. దీని కారణంగా కంప్యూటింగ్, సెన్సింగ్, కమ్యూనికేషన్, క్రిప్టోగ్రఫీ వంటి విభాగాలు సమూలంగా మారే అవకాశం ఉంది. అలాగే రోగాల లోతుపాతులు మరింత బోధపడటం, మెరుగైన ఔషధాలు రావడం, ఆరోగ్య సేవలు మెరుగుపడడం, వాతావరణాన్ని ఇంకా బాగా అంచనా వేయగలగడం, గ్లోబల్ నెట్‌వర్క్‌లలో మరింత భద్రత సాధించడం వంటివి సులభ సాధ్యమవుతాయి.

సులువుగా అర్థమయ్యేట్టు చెప్పాలంటే పదార్థం, శక్తి... ఈ రెండింటి మధ్య జరిగే చర్యలను వివరించేది భౌతికశాస్త్రం. పదార్థం, శక్తి ఈ రెండింటి ప్రవర్తనలను సూక్ష్మాతిసూక్ష్మంగా వివరించగలిగేది ‘క్వాంటమ్ మెకానిక్స్’. దీని కారణంగా 2040 నాటికి గ్లోబల్ ఎకానమీ చాలా పెద్ద ఎత్తున పెరిగే అవకాశం ఉందని ఒక అంచనా. దీని కోసం గూగుల్, ఐబీఎం, మైక్రోసాఫ్ట్ వంటి సంస్థలు ఒక్క 2024లోనే సుమారు 6 బిలియన్ డాలర్లు వెచ్చించాయంటున్నారు. కనుక ఇక నుంచి మరిన్ని అద్భుతమైన ఆవిష్కరణలు, అనువర్తనాలు పురుడు పోసుకుంటాయని చెప్పుకున్నా అతిశయోక్తి కాదు.

డా. నాగసూరి వేణుగోపాల్

ఆకాశవాణి విశ్రాంత సంచాలకులు

ఇవి కూడా చదవండి..

రైలు పట్టాల పక్కన సిల్వర్ పెట్టెలు ఎందుకుంటాయి.. వీటి ఉపయోగం ఏంటి..

మీది హెచ్‌డీ చూపు అయితే.. ఈ ఫొటోలో సూది ఎక్కడుందో 25 సెకెన్లలో కనిపెట్టండి..

మరిన్ని ప్రత్యేక వార్తలు కోసం క్లిక్ చేయండి..