ஐன்ஸ்டீனையே அதிரவைத்த 'குவாண்டம் சிக்கல்': பிரபஞ்சத்தின் விசித்திர ரகசியம்!

ஐன்ஸ்டீனையே குழப்பிய 'மர்ம அறிவியல்': குவாண்டம் சிக்கல் (Quantum Entanglement) என்றால் என்ன?

நமது அன்றாட வாழ்க்கையில், ஒரு பொருளின் மீது நாம் எந்தச் செயலைச் செய்தாலும், அது மற்றொரு பொருளை உடனடியாகப் பாதிக்காது. உதாரணமாக, இந்தியாவில் இருக்கும் ஒரு பந்தை நீங்கள் சுழற்றினால், அமெரிக்காவில் இருக்கும் மற்றொரு பந்து தானாகச் சுழலாது. ஆனால், அணு அளவிலான குவாண்டம் உலகில் இந்த விதிகள் முற்றிலும் தலைகீழாக மாறுகின்றன. அங்கு ஒளியின் வேகத்தை விட அதிவேகமாக, ஏன், உடனடியாக ஒரு தொடர்பு சாத்தியமாகிறது. இந்த விசித்திரமான நிகழ்வுக்குத்தான் இயற்பியலில் 'குவாண்டம் சிக்கல்' (Quantum Entanglement) என்று பெயர்.

அல்பெர்ட் ஐன்ஸ்டீனையே வியப்பிலும் குழப்பத்திலும் ஆழ்த்திய, நவீன தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலமாகப் பார்க்கப்படும் இந்த குவாண்டம் சிக்கல் விதியைப் பற்றி இந்த கட்டுரையில் விரிவாகவும் எளிமையாகவும் காண்போம்.

குவாண்டம் சிக்கல் என்றால் என்ன?

மிக எளிமையாகச் சொல்வதானால், இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட நுண்துகள்கள் (Particles) ஒன்றுக்கொன்று பிரிக்க முடியாதவாறு பிணைக்கப்படும் நிகழ்வே குவாண்டம் சிக்கல் ஆகும். இந்தத் துகள்கள் பிரபஞ்சத்தின் இரு வேறு முனைகளில், கோடிக்கணக்கான ஒளி ஆண்டுகள் தூரத்தில் பிரிக்கப்பட்டு வைக்கப்பட்டிருந்தாலும், ஒரு துகளின் மீது நாம் செய்யும் மாற்றம், மற்றொரு துகளை அடுத்த கணமே (Instantaneously) பாதிக்கிறது.

ஒரு உதாரணத்தைக் கொண்டு இதைப் புரிந்துகொள்ளலாம். உங்களிடம் ஒரு ஜோடி காலணிகள் (Shoes) இருக்கின்றன. அதில் ஒன்றை ஒரு பெட்டியிலும், மற்றொன்றை இன்னொரு பெட்டியிலும் அடைத்து வைக்கிறீர்கள். ஒரு பெட்டியை உங்கள் நண்பர் லண்டனுக்குக் கொண்டு செல்கிறார். மற்றொரு பெட்டியை நீங்கள் சென்னையில் திறந்து பார்க்கிறீர்கள். அதில் இருப்பது 'இடது கால்' காலணி என்று தெரிந்த அடுத்த கணமே, லண்டனில் இருக்கும் பெட்டியில் இருப்பது 'வலது கால்' காலணி என்பது உங்களுக்குத் தெரிந்துவிடும் அல்லவா?

ஆனால், குவாண்டம் உலகம் இதைவிட விசித்திரமானது. குவாண்டம் துகள்கள் நாம் பார்க்கும் வரை 'இடது' அல்லது 'வலது' என்ற நிலையான தன்மையில் இருப்பதில்லை. அவை இரண்டு தன்மைகளும் கலந்த 'சூப்பர்போசிஷன்' (Superposition) என்ற நிலையில் இருக்கும். நாம் சென்னையில் உள்ள துகளைப் பார்க்கும் அந்த நொடியில்தான் அது தன் நிலையைத் தீர்மானிக்கிறது. அது தீர்மானிக்கப்பட்ட அதே மைக்ரோ நொடியில், லண்டனில் இருக்கும் துகளும் தன் நிலையைத் தலைகீழாக மாற்றிக்கொள்கிறது.

ஐன்ஸ்டீனின் 'மர்மமான செயல்' (Spooky Action at a Distance)

அறிவியல் மேதை அல்பெர்ட் ஐன்ஸ்டீனால் இந்த விதியை ஏற்றுக்கொள்ளவே முடியவில்லை. அவருடைய புகழ்பெற்ற 'சார்பியல் தத்துவத்தின்படி' (Theory of Relativity), இந்த பிரபஞ்சத்தில் ஒளியின் வேகத்தை விட (Speed of Light) எதுவும் வேகமாகப் பயணிக்க முடியாது. ஆனால், குவாண்டம் சிக்கலில் தகவல்கள் ஒளியின் வேகத்தை விட பல மடங்கு வேகமாக, உடனடியாகப் பரிமாறப்படுவது போல் தோன்றியது.

இதனால், இதை ஐன்ஸ்டீன் "Spooky action at a distance" (தொலைவிலிருந்து நடக்கும் மர்மமான செயல்) என்று கிண்டலாகக் குறிப்பிட்டார். துகள்கள் பிரிக்கப்படும்போதே அவற்றிற்குள் ஏதோ ஒரு மறைமுகக் குறியீடு (Hidden Variables) இருக்கும் என்று அவர் வாதிட்டார்.

பெல்லின் தத்துவமும் நோபல் பரிசும்

ஐன்ஸ்டீனின் இந்த வாதம் சரியா தவறா என்பதை ஆராய, 1964 ஆம் ஆண்டு ஜான் பெல் (John Bell) என்ற இயற்பியலாளர் ஒரு கணிதச் சமன்பாட்டை உருவாக்கினார். இது 'பெல்லின் தேற்றம்' (Bell's Theorem) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதன் அடிப்படையில் பல ஆண்டுகள் நடத்தப்பட்ட நிஜ உலக சோதனைகளின் முடிவில், ஐன்ஸ்டீனின் வாதம் தவறு என்றும், குவாண்டம் சிக்கல் முற்றிலும் உண்மை என்றும் நிரூபிக்கப்பட்டது.

இந்த விசித்திர விதியை சோதனைகள் மூலம் திட்டவட்டமாக நிரூபித்ததற்காக அலைன் ஆஸ்பெக்ட், ஜான் கிளாசர் மற்றும் ஆண்டன் செய்லிங்கர் ஆகிய மூன்று விஞ்ஞானிகளுக்கு கடந்த 2022 ஆம் ஆண்டு இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது குறிப்பிடத்தக்கது.

இதனால் என்ன பயன்? எதிர்காலத் தொழில்நுட்பம்

குவாண்டம் சிக்கல் என்பது வெறும் தியரி மட்டுமல்ல, இது மனிதகுலத்தின் எதிர்காலத் தொழில்நுட்பத்தையே மாற்றியமைக்கப் போகிறது.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் (Quantum Computing): இன்றைய அதிவேக சூப்பர் கம்ப்யூட்டர்களை விட கோடிக்கணக்கான மடங்கு வேகத்தில் செயல்படும் கணினிகளை உருவாக்க இது உதவுகிறது. சாதாரண கம்ப்யூட்டர்கள் பிட்களை (0 அல்லது 1) பயன்படுத்தும். ஆனால் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் 'க்யூபிட்களை' (Qubits) பயன்படுத்துகின்றன. இந்தத் துகள்களின் பிணைப்பு மூலம் சிக்கலான கணக்குகளை சில நொடிகளில் தீர்க்க முடியும்.
ஹேக் செய்ய முடியாத குவாண்டம் இணையம் (Quantum Internet): இந்தத் துகள்களை யாராவது நடுவழியில் உளவு பார்க்கவோ அல்லது ஹேக் செய்யவோ முயன்றால், துகள்களின் குவாண்டம் நிலை உடனடியாக மாறிவிடும். இதனால் தரவுகள் திருடப்படுவது முற்றிலும் தடுக்கப்பட்டு, 100% பாதுகாப்பான தகவல் தொடர்பு சாத்தியமாகும்.
குவாண்டம் டெலிபோர்ட்டேஷன் (Quantum Teleportation): அறிவியல் புனைகதை படங்களில் வருவது போல, ஒரு பொருளை ஒரு இடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு நொடியில் கடத்தும் தொழில்நுட்பத்திற்கான ஆரம்பப்புள்ளி இந்த துகள்களின் பிணைப்புதான்.

ஒளியின் வேகத்தைக் காட்டிலும் பிரபஞ்சத்தில் எதுவும் வேகமாகச் செல்ல முடியாது என்ற விதியை உடைப்பது போல் தோன்றும் இந்த குவாண்டம் சிக்கல், பிரபஞ்சம் நாம் நினைப்பதை விடவும் மிகவும் ஆச்சரியமானது என்பதை உணர்த்துகிறது. தூரங்கள் என்பது குவாண்டம் உலகிற்கு ஒரு பொருட்டே அல்ல என்பதை நிரூபிக்கும் இந்த தத்துவம், மனிதனை அடுத்தகட்ட தொழில்நுட்பப் புரட்சிக்கு அழைத்துச் செல்வது உறுதி.