2025 का भौतिकी नोबेल पुरस्कार और स्थूल क्वांटम प्रभावों का प्रदर्शन
स्रोत:द हिंदू ↗
क्यों मायने रखता है
UPSC अभ्यर्थियों के लिए, नोबेल विजेता शोध पर नज़र रखना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह वैश्विक विज्ञान के अग्रिम मोर्चों को रेखांकित करता है। मैक्रोस्कोपिक स्केल पर क्वांटम प्रभावों का प्रकटीकरण यह समझने के लिए मौलिक है कि भविष्य के तकनीकी व्यवधान, विशेष रूप से क्वांटम कंप्यूटिंग और संचार, कैसे कार्य करेंगे और राष्ट्रीय सुरक्षा एवं डिजिटल अर्थव्यवस्था को प्रभावित करेंगे।
सारांश
भौतिकी में 2025 का नोबेल पुरस्कार संयुक्त रूप से जॉन क्लार्क (John Clarke), मिशेल एच. डेवोरर्ट (Michel H. Devoret) और जॉन एम. मार्टिनिस (John M. Martinis) को 'मैक्रोस्कोपिक सिस्टम्स' (macroscopic systems) में क्वांटम प्रभावों के उनके अग्रणी प्रयोगात्मक प्रदर्शनों के लिए प्रदान किया गया है। सूक्ष्म (microscopic) और स्थूल (macroscopic) क्षेत्रों के बीच की दूरी को पाटते हुए—यह ठोस साक्ष्य प्रदान करके कि क्वांटम सिद्धांत सभी पैमानों पर होने वाली घटनाओं को नियंत्रित करता है—उनका शोध क्वांटम मैकेनिक्स की मौलिक सार्वभौमिकता को पुष्ट करता है। उनका योगदान सैद्धांतिक क्वांटम भौतिकी को व्यावहारिक इंजीनियरिंग में बदलने, विशेष रूप से सुदृढ़ क्वांटम कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकियों की प्रगति में भी केंद्रीय भूमिका निभाता है।
मुख्य बिंदु
- 2025 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार संयुक्त रूप से जॉन क्लार्क, मिशेल एच. डेवोरिट और जॉन एम. मार्टिनिस को प्रदान किया गया।
- उनके पुरस्कार विजेता कार्य में मैक्रोस्कोपिक प्रणालियों के भीतर होने वाले क्वांटम प्रभावों का प्रयोगात्मक प्रदर्शन शामिल है।
- यह पुष्टि करता है कि क्वांटम सिद्धांत के सिद्धांत सार्वभौमिक हैं और सभी पैमानों पर भौतिक घटनाओं को नियंत्रित करते हैं, न कि ये केवल सूक्ष्म कणों तक ही सीमित हैं।
- ऐसी प्रगति व्यावहारिक क्वांटम मैकेनिक्स के लिए आधारभूत तकनीकी नींव तैयार करती है, जिसमें सबसे उल्लेखनीय क्वांटम कंप्यूटिंग में सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स (superconducting qubits) का विकास है।
महत्वपूर्ण शब्द
भौतिकी में नोबेल पुरस्कार 2025
जॉन क्लार्क, मिशेल डेवोरेट और जॉन मार्टिनिस को इलेक्ट्रिक सर्किट में मैक्रोस्कोपिक क्वांटम मैकेनिकल टनलिंग और ऊर्जा परिमाणीकरण (energy quantisation) की खोज के लिए प्रदान किया गया, जिसने सूक्ष्म (microscopic) और स्थूल (macroscopic) क्वांटम व्यवहार के बीच के अंतर को पाटने का कार्य किया है।
UPSC context
GS प्रश्नपत्र III: हालिया वैज्ञानिक खोजें; अंतरराष्ट्रीय पुरस्कारों के प्रति जागरूकता और वैश्विक प्रौद्योगिकी प्रवृत्तियों पर उनके प्रभाव का परीक्षण करता है।
मैक्रोस्कोपिक क्वांटम टनलिंग (MQT)
एक ऐसी परिघटना जिसमें एक बड़े पैमाने का निकाय (जैसे कि सुपरकंडक्टिंग सर्किट) पर्याप्त क्लासिकल ऊर्जा न होने के बावजूद एक ऊर्जा अवरोध (energy barrier) को पार कर जाता है, जो यह दर्शाता है कि क्वांटम नियम दृश्यमान और इंजीनियर्ड सिस्टम्स (engineered systems) पर भी लागू होते हैं।
UPSC context
GS पेपर III: एप्लाइड फिजिक्स; सैद्धांतिक क्वांटम मैकेनिक्स से व्यावहारिक इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों तक के संक्रमण को समझने के लिए महत्वपूर्ण।
जोसेफसन जंक्शन
एक उपकरण जिसमें दो सुपरकंडक्टर्स (superconductors) एक पतली इंसुलेटिंग बाधा (insulating barrier) द्वारा अलग होते हैं। यह कूपर पेयर्स (Cooper pairs) को 'टनल' (tunnel) करने की अनुमति देता है, जो सुपरकंडक्टिंग क्विबिट्स (superconducting qubits) के लिए मूलभूत निर्माण खंड (fundamental building block) के रूप में कार्य करता है।
UPSC context
GS पेपर III: विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विकास; वर्तमान क्वांटम कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकियों के हार्डवेयर कोर और भारत के नेशनल क्वांटम मिशन का प्रतिनिधित्व करता है।
सुपरकंडक्टिंग क्युबिट्स (Superconducting Qubits)
क्वांटम कंप्यूटर में सूचना की बुनियादी इकाई, जिसे सुपरकंडक्टिंग सर्किट का उपयोग करके बनाया जाता है। क्लासिकल बिट्स (0 या 1) के विपरीत, क्यूबिट्स (qubits) जटिल गणनाओं को करने के लिए क्वांटम गुणों का उपयोग करते हैं।
UPSC context
GS पेपर III: IT और कंप्यूटर; कंप्यूटेशन के भविष्य, डेटा सुरक्षा और एन्क्रिप्शन से संबंधित प्रश्नों के लिए महत्वपूर्ण।
ऊर्जा क्वाण्टीकरण
यह सिद्धांत कि ऊर्जा निरंतर प्रवाह के बजाय विविक्त इकाइयों या 'पैकेट' के रूप में मौजूद होती है। 2025 के विजेताओं ने इस प्रभाव को मैक्रोस्कोपिक विद्युत परिपथों के भीतर प्रदर्शित किया।
UPSC context
GS Paper III: मूलभूत विज्ञान; तकनीकी अनुप्रयोगों में क्लासिकल और क्वांटम भौतिकी के बीच के मुख्य अंतरों की समझ का परीक्षण करता है।
राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM)
भारत सरकार की एक पहल (2023 में शुरू की गई) जिसका उद्देश्य क्वांटम टेक्नोलॉजी में R&D को बढ़ावा देना, विकसित करना और उसका विस्तार करना है, जो 2025 के नोबेल पुरस्कार जैसी वैश्विक सफलताओं के अनुरूप है।
UPSC context
GS पेपर III: सरकारी नीतियां/S&T; अंतरराष्ट्रीय खोजों को भारत के रणनीतिक तकनीकी लक्ष्यों और आत्मनिर्भरता (Atmanirbharta) से जोड़ता है।
प्रारंभिक ट्रैप
क्वांटम प्रभाव जैसे टनलिंग विशेष रूप से सूक्ष्म या उप-परमाणु स्तर पर ही घटित हो सकते हैं।
2025 के भौतिकी (Physics) नोबेल पुरस्कार ने स्पष्ट रूप से क्वांटम टनलिंग और ऊर्जा क्वांटाइजेशन के प्रयोगात्मक प्रमाण को मान्यता दी, जो न केवल अलग-थलग सूक्ष्म कणों में, बल्कि मैक्रोस्कोपिक प्रणालियों (macroscopic systems) में भी घटित होते हैं।
संबंधित अवधारणाएँ
अतिचालक (superconductors) कैसे कार्य करते हैं और कूपर पेयर्स (Cooper pairs) क्या हैं?
- शून्य प्रतिरोध: ऐसे पदार्थ जो एक विशिष्ट क्रांतिक ताप (critical temperature) से नीचे ठंडा किए जाने पर बिना किसी विद्युत प्रतिरोध के विद्युत का चालन करते हैं।
- कूपर युग्म: इलेक्ट्रॉनों के बंधे हुए जोड़े जो सुपरकंडक्टर लैटिस के माध्यम से एक साथ गति करते हैं, जिससे बिना किसी प्रकीर्णन के घर्षण रहित विद्युत प्रवाह संभव होता है।
- माइसनर प्रभाव: अतिचालक पदार्थ के आंतरिक भाग से चुंबकीय बल रेखाओं का पूर्ण निष्कासन।
क्वांटम टनलिंग क्या है?
- क्लासिकल बाधा: चिरसम्मत यांत्रिकी (Classical mechanics) में, एक कण को किसी भौतिक या स्थितिज ऊर्जा अवरोध (potential energy barrier) को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
- क्वांटम प्रायिकता: तरंग-कण द्वैत (wave-particle duality) के कारण, कणों में एक ठोस बाधा के "आर-पार" जाने की एक निश्चित प्रायिकता (probability) होती है, जिसे वे शास्त्रीय रूप से (classically) पार करने में सक्षम नहीं होने चाहिए।
- स्थूल स्तर: 2025 के नोबेल पुरस्कार विजेताओं ने सिद्ध किया कि यह टनलिंग परिघटना (tunnelling phenomenon) अरबों कणों वाले निकायों (मैक्रोस्कोपिक स्केल) में सामूहिक रूप से घटित हो सकती है।
अंतर-विषय पैटर्न
भारत का राष्ट्रीय क्वांटम मिशन
सुपरकंडक्टिंग क्वबिट्स पर नोबेल पुरस्कार विजेता आधारभूत कार्य, भारत के 6,000 करोड़ रुपये के नेशनल क्वांटम मिशन (2023-2031) के हार्डवेयर और कंप्यूटिंग उद्देश्यों को प्रत्यक्ष रूप से आधार प्रदान करता है।
अतिचालक और महत्वपूर्ण खनिज
उन्नत सुपरकंडक्टिंग सर्किट विशिष्ट रेयर अर्थ तत्वों और महत्वपूर्ण धातुओं (जैसे नियोबियम) पर निर्भर हैं, जो क्वांटम कंप्यूटिंग की प्रगति को भू-राजनीतिक महत्वपूर्ण खनिज आपूर्ति श्रृंखलाओं से घनिष्ठ रूप से जोड़ते हैं।
मैक्रोस्कोपिक क्वांटम प्रभाव, Josephson junctions और भारत के National Quantum Mission को मिलाकर 2026 में एक बहु-कथनीय (multi-statement) प्रश्न बनने की प्रबल संभावना है।
संबद्ध PYQ · 4
संबद्ध PYQ · 4
- 2022PrelimsGS1
Which one of the following is the context in which the term "qubit" is mentioned ?
- 2024PrelimsGS1
Consider the following statements: I. It is expected that Majorana 1 chip will enable quantum computing. II. Majorana 1 chip has been introduced by Amazon Web Services (AWS). III. Deep learning is a subset of machine learning. Which of the statements given above are correct?
- 2008PrelimsGS1
Who among the following scientists shared the Nobel Prize in Physics with his son?
- 2018PrelimsGS1
Consider the following phenomena : 1. Light is affected by gravity. 2. The Universe is constantly expanding. 3. Matter warps its surrounding space-time. Which of the above is/are the prediction/predictions of Albert Einstein's General Theory of Relativity, often discussed in media ?
