ADVERTISEMENTs
મુંબઈમાં જન્મેલા યેલ વૈજ્ઞાનિકે રૂમ-ટેમ્પરેચર ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગનો માર્ગ મોકળો કર્યો
નિખિલ માલવંકરે ક્વોન્ટમ ફિઝિક્સમાં પીએચડી પ્રાપ્ત કરી છે અને તેઓ યેલ માઇક્રોબાયલ સાયન્સિસ ઇન્સ્ટિટ્યૂટમાં વૈજ્ઞાનિક તરીકે કાર્યરત છે.
-
જેફીન કલિકાલ - Sun, 14, Sep 2025
- 01:58 EDT
- 9
નિખિલ માલવંકર / Handout/Yale university
મુંબઈમાં જન્મેલા યેલ વૈજ્ઞાનિક નિખિલ માલવંકરે માઇક્રોબાયોલોજીના જાણીતા ક્ષેત્રોમાંથી પસાર થઈને ક્વોન્ટમ ફિઝિક્સની દુનિયામાં પ્રવેશ કર્યો છે, જ્યાં તેઓ બેક્ટેરિયા ઓક્સિજન વિના ઊંડા ભૂગર્ભમાં કેવી રીતે શ્વાસ લે છે તેના જવાબો શોધી રહ્યા છે.
યેલ માઇક્રોબાયલ સાયન્સિસ ઇન્સ્ટિટ્યૂટના વૈજ્ઞાનિક માલવંકર યુનિવર્સિટી ઓફ મેસેચ્યુસેટ્સ એમહર્સ્ટથી ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાં પીએચડી ધરાવે છે. આ અનોખી આંતરશાખાકીય સમજણના કારણે તેમને માઇક્રોબાયોલોજીના પ્રશ્નોના જવાબો ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાં શોધવાનું શક્ય બન્યું છે.
ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ એ ભૌતિકશાસ્ત્રનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત છે, જે પરમાણુ અને ઉપ-પરમાણુ સ્તરે પદાર્થ અને ઊર્જાના વર્તનનું વર્ણન કરે છે, જ્યાં પરંપરાગત ભૌતિકશાસ્ત્ર નિષ્ફળ જાય છે. તે વેવ-પાર્ટિકલ ડ્યુઆલિટી, સુપરપોઝિશન અને ક્વોન્ટમ એન્ટેંગલમેન્ટ જેવા ખ્યાલો રજૂ કરે છે, જે ઇલેક્ટ્રોનના વર્તન અને ફોટોનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને નિયંત્રિત કરે છે.
તેમની લેબે અગાઉ શોધી કાઢ્યું હતું કે બેક્ટેરિયા નાના પ્રોટીન ફિલામેન્ટ્સ, જેને નેનોવાયર્સ કહેવાય છે, દ્વારા શ્વાસ લેવાની વિકાસલક્ષી યુક્તિનો ઉપયોગ કરે છે, જેથી ઓર્ગેનિક કચરાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવાથી ઉત્પન્ન થતા વધારાના ઇલેક્ટ્રોન્સનો નિકાલ કરે છે. આ પ્રક્રિયાને બેક્ટેરિયલ સ્નોર્કેલિંગ કહેવામાં આવે છે, જે બેક્ટેરિયાને તેમના કદના 100 ગણા અંતરે ઇલેક્ટ્રોન્સ મોકલવા દે છે.
આ શોધે ઘણા પ્રશ્નોના જવાબ આપ્યા હતા, પરંતુ તેની સાથે નવા પ્રશ્નો પણ ઉભા થયા. માલવંકર બેક્ટેરિયા દ્વારા નેનોવાયર્સ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન્સને જે ઝડપથી ખસેડવામાં આવતા હતા તેનાથી આશ્ચર્યચકિત થયા હતા.
“જૈવિક સિદ્ધાંત આ ઝડપને સમજાવી શકતો ન હતો,” એમ મોલેક્યુલર બાયોફિઝિક્સ અને બાયોકેમિસ્ટ્રીના એસોસિયેટ પ્રોફેસરે યેલ યુનિવર્સિટી સાથેની એક મુલાકાતમાં જણાવ્યું.
તેમણે વધુમાં કહ્યું, “યા તો અમારા માપનો ખોટા હતા, અથવા અમને નવા સિદ્ધાંતની જરૂર હતી.”
ક્વોન્ટમ એન્ટેંગલમેન્ટની જેમ, જ્યાં બે કણો ભૌતિક અંતર હોવા છતાં રહસ્યમય રીતે એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે, તેવી જ રીતે માલવંકર હજુ પણ તેમના અગાઉના શૈક્ષણિક પ્રેમ, ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ સાથે જોડાયેલા હતા. બેક્ટેરિયા દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન્સની ઝડપને સમજાવવા માટે નવા સિદ્ધાંતની શોધે માલવંકરને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ તરફ પાછા લઈ ગયા.
તાજેતરના એક અભ્યાસમાં, જેમાં માલવંકરની ટીમે યુનિવર્સિટી ઓફ વોશિંગ્ટનના વિલિયમ પાર્સન સાથે સહયોગ કર્યો, તેમણે શોધ્યું કે બેક્ટેરિયામાં પ્રોટીન ગરમીની ઊર્જાના ફેરફારને કારણે હલનચલન કરે છે અને આકાર બદલે છે, પરંતુ આ હલનચલન ઇલેક્ટ્રોન્સ જે ઝડપે પ્રોટીનમાંથી પસાર થાય છે તેના કરતાં એક મિલિયન ગણું ધીમું હોય છે. આનાથી શોધાયું કે ઇલેક્ટ્રોન્સ ‘હોપિંગ’ કરવાને બદલે ‘સર્ફિંગ’ કરી રહ્યા હતા.
આ ઘટનાનું વર્ણન કરતાં માલવંકરે યેલ યુનિવર્સિટીને જણાવ્યું, “અમે એક સમયે ઇલેક્ટ્રોન્સને ન્યૂટોનિયન નિયમોને અનુસરતા માનતા હતા – જેમ કે ટેનિસ બોલ ઉછળતો રહે છે અને હંમેશા પાછો આવે છે. તેના બદલે, અમે જોયું કે ઇલેક્ટ્રોન્સ ઊર્જા તરંગની જેમ વર્તે છે, જે ઓરડાના તાપમાને પણ સામગ્રીમાંથી ઝડપથી અને સુસંગત રીતે પસાર થઈ શકે છે.”
આ શોધને શ્વાસની પ્રક્રિયામાં ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સની ભૂમિકાને ઓળખવાના પ્રથમ ઉદાહરણો ગણવામાં આવે છે, જેની ક્વોન્ટમ સેન્સિંગ અને કમ્પ્યુટેશનના ક્ષેત્રે મહત્ત્વની અસરો છે.
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટેશન હાલમાં ખૂબ ખર્ચાળ ક્ષેત્ર છે, અને તેની કિંમતનું મુખ્ય કારણ તેની સાથે સંકળાયેલ તાપમાનની શરતો છે. આ ટેકનોલોજીને ઇલેક્ટ્રોન્સને એકબીજા સાથે વાતચીત કરવાની જરૂર હોય છે, અને તે માત્ર માઈનસ 500 ડિગ્રી ફેરનહીટની નજીકના તાપમાને જ વિક્ષેપ વિના કામ કરે છે, અને આ તાપમાન જાળવવું ખર્ચાળ છે.
વૈજ્ઞાનિક સમુદાયની પરંપરાગત માન્યતાઓની વિરુદ્ધ જતા પરિણામોનો ઉલ્લેખ કરતાં તેમણે કહ્યું, “પ્રકાશસંશ્લેષણ જેવી પ્રક્રિયાઓ સિવાય, જ્યાં સૂર્યપ્રકાશ ખૂબ ઝડપથી પરંતુ ખૂબ ટૂંકા અંતરે ખસે છે, સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે જૈવિક વિશ્વ ખૂબ જ અવાજવાળું અને પ્રતિકૂળ વાતાવરણ છે, જે ક્વોન્ટમ અસરોને નષ્ટ કરે છે.”
તેમણે ઉમેર્યું, “સામાન્ય રીતે આપણે જીવવિજ્ઞાનમાં ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સનો વિચાર કરતા નથી, તેથી આ એક મોટું આશ્ચર્ય છે.”
માલવંકરની શોધો ક્રાંતિકારી છે, કારણ કે તે ઓરડાના તાપમાને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સનું ઉદાહરણ આપે છે, જે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં આગળના મોટા પગલાની સંભાવના ખોલે છે.
“પ્રકૃતિ ઘણીવાર જટિલ સમસ્યાઓના ખૂબ સરળ ઉકેલો ધરાવે છે,” એમ માલવંકરે જણાવ્યું.
Related
ADVERTISEMENT
ADVERTISEMENT
ADVERTISEMENT
E Paper
ADVERTISEMENT
.jpg)
Video
Comments
Start the conversation
Become a member of New India Abroad to start commenting.
Sign Up Now
Already have an account? Login