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मुंबई में जन्मे येल वैज्ञानिक ने किया कमरे के तापमान पर क्वांटम कंप्यूटिंग का मार्ग प्रशस्त
मालवणकर के निष्कर्ष क्रांतिकारी हैं क्योंकि यह कमरे के तापमान पर क्वांटम यांत्रिकी का एक उदाहरण देता है, जिससे क्वांटम कंप्यूटिंग में अगली बड़ी छलांग की संभावना प्रभावी रूप से खुलती है। मालवणकर के अनुसार- प्रकृति के पास अक्सर जटिल समस्याओं के बहुत ही सरल समाधान होते हैं।
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जेफिन टी. कालीकल - Sun, 14, Sep 2025
- 05:14 EDT
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निखिल मालवणकर / Handout/Yale university
मुंबई में जन्मे येल विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक निखिल मालवणकर ने सूक्ष्म जीव विज्ञान के ज्ञात क्षेत्रों का भ्रमण किया है और क्वांटम भौतिकी की दुनिया में कदम रखा है ताकि इस बात का उत्तर ढूंढा जा सके कि बैक्टीरिया ऑक्सीजन की सहायता के बिना जमीन के नीचे कैसे सांस लेते हैं।
येल माइक्रोबियल साइंसेज इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिक मालवणकर ने मैसाचुसेट्स एमहर्स्ट विश्वविद्यालय से क्वांटम यांत्रिकी में पीएचडी की है। इसी अनूठी अंतःविषय समझ ने उन्हें क्वांटम यांत्रिकी में सूक्ष्म जीव विज्ञान के प्रश्नों के उत्तर खोजने में सक्षम बनाया है।
क्वांटम यांत्रिकी भौतिकी का एक मौलिक सिद्धांत है जो परमाणु और उप-परमाणु पैमाने पर पदार्थ और ऊर्जा के व्यवहार का वर्णन करता है, जहां शास्त्रीय भौतिकी विफल हो जाती है। यह तरंग-कण द्वैत, अध्यारोपण और क्वांटम उलझाव जैसी अवधारणाओं का परिचय देता है, जो इलेक्ट्रॉन व्यवहार और फोटॉन अंतःक्रिया जैसी घटनाओं को नियंत्रित करते हैं।
उनकी प्रयोगशाला ने पहले ही बैक्टीरिया द्वारा नैनोवायर नामक सूक्ष्म प्रोटीन तंतुओं के माध्यम से सांस लेने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विकासवादी चाल का पता लगाया है, जिसका उपयोग वे कार्बनिक अपशिष्ट को बिजली में परिवर्तित करने से उत्पन्न अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को निकालने के लिए करते हैं। इस प्रक्रिया को बैक्टीरियल स्नॉर्कलिंग कहा जाता है और इसमें बैक्टीरिया अपने आकार से 100 गुना अधिक दूरी तक इलेक्ट्रॉन भेज सकते हैं।
इस खोज ने जहां कई सवालों के जवाब दिए वहीं कुछ नए सवाल भी खड़े किए। मालवणकर इस बात से हैरान रह गए कि बैक्टीरिया अपने नैनोवायर के जरिए इन इलेक्ट्रॉनों को कितनी तेजी से आगे बढ़ाते हैं। येल विश्वविद्यालय के साथ एक साक्षात्कार मेंआणविक जैव भौतिकी और जैव रसायन विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर ने बताया कि जैविक सिद्धांत उनकी गति की व्याख्या नहीं कर सकता। उन्होंने आगे कहा या तो हमारे माप गलत थे, या हमें एक नए सिद्धांत की जरूरत थी।
क्वांटम उलझाव की तरह, जहां दो कण भौतिक पृथक्करण के बावजूद एक-दूसरे से अस्पष्ट रूप से जुड़े होते हैं, मालवणकर अपने पिछले अकादमिक प्रेम, क्वांटम यांत्रिकी, से अभी भी जुड़े हुए प्रतीत होते थे। बैक्टीरिया द्वारा इलेक्ट्रॉनों को बाहर धकेले जाने की गति की व्याख्या करने वाले एक नए सिद्धांत की मालवणकर की खोज ने उन्हें क्वांटम यांत्रिकी की ओर वापस खींच लिया।
हाल ही में हुए एक अध्ययन में, जिसमें मालवणकर की टीम ने वाशिंगटन विश्वविद्यालय के विलियम पार्सन के साथ मिलकर काम किया, उन्होंने पाया कि बैक्टीरिया में प्रोटीन तापीय ऊर्जा में परिवर्तन के कारण गति करते हैं और आकार बदलते हैं, लेकिन ये गति प्रोटीन में इलेक्ट्रॉनों की गति से लाखों गुना धीमी होती है। इससे यह निष्कर्ष निकला कि इलेक्ट्रॉन कणों की तरह 'उछलने' के बजाय एक तरंग पर 'सर्फिंग' कर रहे थे।
इस घटना का वर्णन करते हुए मालवणकर ने येल विश्वविद्यालय को बताया कि हमने कभी सोचा था कि इलेक्ट्रॉन शास्त्रीय न्यूटनियन नियमों का पालन करते हैं। ठीक वैसे ही जैसे एक टेनिस बॉल उछलती रहती है और हमेशा वापस आती है। इसके बजाय हमने इलेक्ट्रॉनों को एक ऊर्जा तरंग की तरह व्यवहार करते देखा, जिसमें कमरे के तापमान पर भी, पदार्थ के माध्यम से तेजी से सुसंगत रूप से यात्रा करने की क्षमता होती है।
इन निष्कर्षों को श्वसन में क्वांटम यांत्रिकी के अंतर्क्रिया की पहचान का पहला उदाहरण माना जाता है, जिसका क्वांटम संवेदन और संगणन के क्षेत्र पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
क्वांटम संगणन वर्तमान में एक बहुत महंगा क्षेत्र है और इसकी लागत का एक प्रमुख कारण इससे जुड़ा तापमान मानदंड है। चूंकि इस तकनीक में इलेक्ट्रॉनों को एक-दूसरे के साथ संचार करने की आवश्यकता होती है, यह केवल शून्य से 500 डिग्री फारेनहाइट के तापमान पर ही बिना किसी हस्तक्षेप के काम करता है, और इस तापमान को बनाए रखना महंगा है।
यह बताते हुए कि ये परिणाम वैज्ञानिक समुदाय की पारंपरिक समझ के कितने विपरीत थे, उन्होंने कहा कि प्रकाश संश्लेषण जैसी प्रक्रियाओं को छोड़कर, जहां सूर्य का प्रकाश बहुत तेजी से लेकिन बहुत कम दूरी तक गति करता है, आम धारणा यह है कि जैविक दुनिया एक बहुत ही शोरगुल वाला और प्रतिकूल वातावरण है जो किसी भी क्वांटम प्रभाव को प्रभावी रूप से नष्ट कर देता है।
उन्होंने आगे कहा कि आम तौर पर, हम जीव विज्ञान में क्वांटम यांत्रिकी के बारे में नहीं सोचते, इसलिए यह एक बड़ा आश्चर्य है।
मालवणकर के निष्कर्ष क्रांतिकारी हैं क्योंकि यह कमरे के तापमान पर क्वांटम यांत्रिकी का एक उदाहरण देता है, जिससे क्वांटम कंप्यूटिंग में अगली बड़ी छलांग की संभावना प्रभावी रूप से खुलती है। मालवणकर के अनुसार- प्रकृति के पास अक्सर जटिल समस्याओं के बहुत ही सरल समाधान होते हैं।
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