ഒരു ഫോട്ടോ എടുക്കാൻ ഇന്ന് കോടിക്കണക്കിന് പിക്സലുകൾ ഉള്ള ക്യാമറകളാണ് നാം ഉപയോഗിക്കുന്നത്. എന്നാൽ ഒരു ആറ്റം മാത്രം ഉപയോഗിച്ച് ചിത്രം പകർത്താനാകുമോ? കേൾക്കുമ്പോൾ അസാധ്യമെന്ന് തോന്നിയാലും അത് യാഥാർഥ്യമാക്കിയിരിക്കുകയാണ് ജപ്പാനിലെ ഗവേഷകർ. “ആറ്റം ക്യാമറ” എന്ന് പേരിട്ടിരിക്കുന്ന ഈ പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യ ഒരു സ്മാർട്ട്ഫോൺ ക്യാമറയ്ക്ക് പകരമാകാനല്ല വികസിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നത്. മനുഷ്യന്റെ കണ്ണിനും സാധാരണ മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾക്കും കാണാൻ കഴിയാത്ത നാനോതലത്തിലുള്ള പ്രകാശ രൂപങ്ങൾ കണ്ടെത്തുകയാണ് ഇതിന്റെ ലക്ഷ്യം. ഭാവിയിലെ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ വികസനത്തിൽ ഇത് നിർണായക വഴിത്തിരിവാകുമെന്നാണ് ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ വിലയിരുത്തൽ.

പൂജ്യത്തിനടുത്ത തണുപ്പിൽ ഉറപ്പിച്ച ഒരു റുബിഡിയം ആറ്റം

ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഹൃദയഭാഗം ഒരു റുബിഡിയം 87 ആറ്റമാണ്. ലേസർ ഉപയോഗിച്ച് ആറ്റത്തെ പൂജ്യ താപനിലയ്ക്ക് തൊട്ടടുത്ത അവസ്ഥയിൽ തണുപ്പിച്ച് പ്രത്യേക പ്രകാശക്കെണിയിൽ നിശ്ചലമാക്കുന്നു. പിന്നീട് പ്രകാശത്തിന്റെ പാറ്റേൺ ആറ്റത്തിന് മുകളിലൂടെ 100 നാനോമീറ്റർ വീതം നീക്കിക്കൊണ്ടുപോകുന്നു. ഓരോ ഘട്ടത്തിലും ആറ്റത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോണുകളിൽ ഉണ്ടാകുന്ന സൂക്ഷ്മ ഊർജനില വ്യത്യാസങ്ങൾ രേഖപ്പെടുത്തി പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയും ധ്രുവീകരണവും അളക്കുന്നു. ഈ വിവരങ്ങൾ കൂട്ടിച്ചേർത്താണ് അതിസൂക്ഷ്മമായ ഒരു ചിത്രം രൂപപ്പെടുത്തുന്നത്. സാധാരണ ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ പരിമിതികളെ മറികടക്കുന്ന റെസലൂഷൻ ഇതിലൂടെ ലഭിക്കുന്നു.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ ഉള്ളിലേക്ക് നോക്കാനുള്ള പുതിയ വഴി

ഇന്നത്തെ ഏറ്റവും പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളിൽ പലതും ന്യൂട്രൽ ആറ്റങ്ങളെ ക്യൂബിറ്റുകളായി ഉപയോഗിച്ചാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഇവ നിയന്ത്രിക്കാൻ അതിസൂക്ഷ്മമായ ലേസർ പ്രകാശ ക്രമീകരണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്. ചെറിയ പിഴവുകൾ പോലും കണക്കുകൂട്ടലുകളെ ബാധിക്കാം. എന്നാൽ പ്രവർത്തനത്തിലിരിക്കുന്ന ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ ഉള്ളിലേക്ക് നോക്കുക എന്നത് ഇതുവരെ വലിയ വെല്ലുവിളിയായിരുന്നു. ആറ്റം ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച് ലേസർ പ്രകാശത്തിന്റെ രൂപവും ദിശയും അതിസൂക്ഷ്മമായി പരിശോധിക്കാൻ കഴിയുന്നതിനാൽ ക്യൂബിറ്റുകളെ കൂടുതൽ കൃത്യതയോടെ നിയന്ത്രിക്കാനും തകരാറുകൾ കണ്ടെത്താനും സാധിക്കുമെന്നാണ് ഗവേഷകർ പറയുന്നത്.

ന്യൂട്രൽ ആറ്റങ്ങളും ക്യൂബിറ്റുകളും എന്താണ്?

സാധാരണ കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ വിവരങ്ങൾ സൂക്ഷിക്കാൻ ബിറ്റ് (Bit) എന്ന ഘടകമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഒരു ബിറ്റിന് 0 അല്ലെങ്കിൽ 1 എന്ന രണ്ട് അവസ്ഥകളിൽ ഒന്ന് മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ. എന്നാൽ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ക്യൂബിറ്റ് (Qubit) ആണ്. ഒരു ക്യൂബിറ്റിന് ഒരേ സമയം 0 ആയും 1 ആയും നിലനിൽക്കാൻ കഴിയും. ഇതാണ് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ അതിവേഗ കണക്കുകൂട്ടലുകൾക്ക് പ്രാപ്തമാക്കുന്നത്. ഈ ക്യൂബിറ്റുകളായി പ്രവർത്തിക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ചിലപ്പോൾ വൈദ്യുത ചാർജില്ലാത്ത, അഥവാ ന്യൂട്രൽ ആറ്റങ്ങളെ ഉപയോഗിക്കുന്നു. റുബിഡിയം, സീസിയം തുടങ്ങിയ ആറ്റങ്ങളെ അതിശക്തമായ ലേസർ പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് വായുവിൽ തന്നെ നിശ്ചലമായി പിടിച്ചുനിർത്തുകയും, അവയുടെ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകൾ നിയന്ത്രിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഓരോ ആറ്റവും ഓരോ ക്യൂബിറ്റായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനാൽ, അതിസങ്കീർണമായ പ്രശ്നങ്ങൾ സാധാരണ സൂപ്പർകമ്പ്യൂട്ടറുകളേക്കാൾ വളരെ വേഗത്തിൽ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ സഹായിക്കും.

ക്യൂബിറ്റ് കറങ്ങുന്ന നാണയം പോലെയാണ്.

സാധാരണ കമ്പ്യൂട്ടറിലെ ഒരു ബിറ്റിനെ ഒരു ലൈറ്റ് സ്വിച്ചിനോട് ഉപമിക്കാം. സ്വിച്ച് ഓൺ അല്ലെങ്കിൽ ഓഫ് എന്ന രണ്ട് നിലകളിൽ ഒന്നിലായിരിക്കും. അതുപോലെ ഒരു ബിറ്റിന് 0 അല്ലെങ്കിൽ 1 എന്ന രണ്ട് മൂല്യങ്ങളിൽ ഒന്ന് മാത്രമേ ഒരേസമയം ഉണ്ടാകൂ. എന്നാൽ ക്യൂബിറ്റ് അങ്ങനെയല്ല. അത് ഒരു കറങ്ങുന്ന നാണയം പോലെയാണ്. നാണയം കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുമ്പോൾ അത് തലയാണോ വാലാണോ എന്ന് ഒറ്റവാക്കിൽ പറയാൻ കഴിയില്ല. രണ്ടിന്റെയും സാധ്യത ഒരേസമയം അതിലുണ്ട്. ക്യൂബിറ്റും ഇതുപോലെ തന്നെ ഒരേ സമയം 0ന്റെയും 1ന്റെയും ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിൽ നിലനിൽക്കാൻ കഴിയും. അതിനാൽ ഒരുപാട് സാധ്യതകൾ ഒരേസമയം പരിശോധിക്കാൻ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന് കഴിയും. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു വലിയ നഗരത്തിലെ ലക്ഷക്കണക്കിന് റോഡുകളിൽ ഏതാണ് ഏറ്റവും വേഗത്തിൽ ലക്ഷ്യസ്ഥാനത്ത് എത്തിക്കുന്ന വഴി എന്ന് കണ്ടെത്താൻ സാധാരണ കമ്പ്യൂട്ടർ ഓരോ വഴിയും ഒന്നൊന്നായി പരിശോധിക്കേണ്ടിവരും. എന്നാൽ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ ഒരേസമയം നിരവധി വഴികൾ വിലയിരുത്താൻ ശ്രമിക്കുന്നതിനാൽ, ചില സങ്കീർണ പ്രശ്നങ്ങൾക്ക് വളരെ വേഗത്തിൽ ഉത്തരത്തിലെത്താൻ കഴിയും. അതുകൊണ്ടാണ് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ അടുത്ത തലമുറയുടെ അതിവേഗ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയായി വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്.

പുതിയ ആറ്റം ക്യാമറയുടെ ഉപയോഗം ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളിൽ മാത്രം ഒതുങ്ങുന്നില്ല. അതിസൂക്ഷ്മമായ മാറ്റങ്ങൾ പോലും കൃത്യമായി കണ്ടെത്താൻ കഴിയുന്നതിനാൽ, അതിസൂക്ഷ്മ സെൻസറുകൾ വികസിപ്പിക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, വളരെ ചെറിയ കാന്തികക്ഷേത്ര വ്യത്യാസങ്ങളോ ഗുരുത്വാകർഷണത്തിലെ സൂക്ഷ്മ മാറ്റങ്ങളോ വരെ അളക്കാൻ കഴിയുന്ന സെൻസറുകൾ നിർമ്മിക്കാം. പുതിയ തലമുറ മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഇന്ന് കാണാൻ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള വൈറസുകൾ, കോശങ്ങളുടെ അതിസൂക്ഷ്മ ഘടനകൾ, പുതിയ വസ്തുക്കളുടെ ഉപരിതല സവിശേഷതകൾ എന്നിവ കൂടുതൽ വ്യക്തമായി നിരീക്ഷിക്കാനാകും. നാനോ സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ, ഒരു മീറ്ററിന്റെ നൂറുകോടിയിലൊന്നിന്റെ വലിപ്പത്തിലുള്ള ഘടകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാനും പരിശോധിക്കാനും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ വലിയ സഹായമാകും. അതുപോലെ കൃത്യമായ പ്രകാശ അളവെടുപ്പിലൂടെ, ലേസർ കിരണങ്ങളുടെ ശക്തി, ദിശ, ധ്രുവീകരണം എന്നിവ അതിസൂക്ഷ്മമായി അളക്കാൻ കഴിയുന്നതിനാൽ മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ആശയവിനിമയം, ബഹിരാകാശ ഗവേഷണം, അത്യാധുനിക ശാസ്ത്രീയ പരീക്ഷണങ്ങൾ എന്നിവയുടെ കൃത്യതയും കാര്യക്ഷമതയും കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ഈ കണ്ടെത്തൽ വഴിയൊരുക്കും.