क्वांटम कंप्यूटिंग और जैव प्रौद्योगिकी में हालिया वैज्ञानिक प्रगति
स्रोत:द हिंदू ↗
क्यों मायने रखता है
UPSC अक्सर उभरती प्रौद्योगिकियों (जैसे क्वांटम कंप्यूटिंग और जैव प्रौद्योगिकी) और उनके व्यावहारिक अनुप्रयोगों के बारे में उम्मीदवारों की जागरूकता का परीक्षण करता है। इन विकासक्रमों को समझना वैज्ञानिक अवधारणाओं पर आधारित प्रारंभिक परीक्षा के MCQs और भारत के विकास तथा वैश्विक वैज्ञानिक प्रगति में प्रौद्योगिकी की भूमिका से संबंधित मुख्य परीक्षा के प्रश्नों, दोनों को हल करने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।
सारांश
साइंस स्नैपशॉट्स (Science Snapshots) का 15 मार्च, 2026 का संस्करण कई वैज्ञानिक क्षेत्रों में हालिया प्रगति पर प्रकाश डालता है। इसमें बायोटेक्नोलॉजी के महत्वपूर्ण घटनाक्रम शामिल हैं, जिनमें फसलों में जेनेटिक मॉडिफिकेशन के नए अनुप्रयोग और माइक्रोसैटेलाइट DNA (microsatellite DNA) का उपयोग करने वाले जीनोमिक अध्ययन शामिल हैं। कंप्यूटिंग के क्षेत्र में, लेख क्वांटम कंप्यूटिंग तकनीकों की प्रगति पर चर्चा करता है—विशेष रूप से क्यूबिट्स (qubits) और टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए Majorana 1 चिप जैसे विशेष हार्डवेयर से संबंधित प्रगति। यह वैज्ञानिक अनुसंधान और डेटा विश्लेषण को गति देने में डीप लर्निंग और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस के बढ़ते अंतर्संबंध (intersection) पर भी ध्यान आकर्षित करता है।
मुख्य बिंदु
- जैव प्रौद्योगिकी में हालिया महत्वपूर्ण प्रगति में विकासवादी संबंधों के अध्ययन और फसलों की सहनशीलता (resilience) में सुधार के लिए आनुवंशिक संशोधन (जैसे Bt तकनीक) और माइक्रोसैटेलाइट DNA का उपयोग शामिल है।
- क्वांटम कंप्यूटिंग में प्रगति तेज हो रही है, जिसमें पारंपरिक कंप्यूटरों की तुलना में घातीय प्रसंस्करण गति प्राप्त करने के लिए क्यूबिट्स (qubits) के हेरफेर (manipulation) पर ध्यान केंद्रित किया गया है।
- विशिष्ट क्वांटम हार्डवेयर का विकास, जैसे कि Microsoft का Majorana 1 चिप, बेहतर त्रुटि-सुधार (error-correction) के साथ टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए मार्ग प्रशस्त कर रहा है।
- विशाल डेटासेट को संसाधित करने और विभिन्न विषयों में खोजों को गति देने के लिए वैज्ञानिक अनुसंधान में आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस और डीप लर्निंग मॉडल को तेजी से एकीकृत किया जा रहा है।
महत्वपूर्ण शब्द
मेजराना 1 चिप
माइक्रोसॉफ्ट द्वारा विकसित एक क्वांटम प्रोसेसिंग यूनिट जो टोपोलॉजिकल क्यूबिट्स (topological qubits) का उपयोग करती है। इसका लक्ष्य एक विशिष्ट "टॉपोकंडक्टर" (topoconductor) सामग्री आर्किटेक्चर में स्थिर मेजराना जीरो मोड (Majorana zero modes) का लाभ उठाकर फॉल्ट-टॉलरेंट कंप्यूटिंग प्राप्त करना है।
UPSC context
GS Paper III (विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी); उभरते कंप्यूटिंग हार्डवेयर और वैश्विक क्वांटम अनुसंधान नेतृत्व के प्रति जागरूकता का परीक्षण करता है।
टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटिंग
एक क्वांटम कंप्यूटिंग मॉडल जो गणना करने के लिए विलक्षण क्वासीपार्टिकल्स (anyons) का उपयोग करता है। यह "हार्डवेयर-स्तर" की त्रुटि प्रतिरोधकता (error resistance) प्रदान करता है, जो पारंपरिक सुपरकंडक्टिंग क्वांटम आर्किटेक्चर के मुकाबले एक अधिक स्थिर और स्केलेबल विकल्प पेश करता है।
UPSC context
GS पेपर III (विज्ञान एवं तकनीक); 'IT/कंप्यूटर के क्षेत्र में जागरूकता' और क्वांटम स्थिरता की चुनौतियों के लिए प्रासंगिक।
माइक्रोसैटेलाइट डीएनए
लघु, दोहराव वाले DNA अनुक्रम (2-6 बेस पेयर्स) जिनका उपयोग आनुवंशिक मार्कर के रूप में किया जाता है। उच्च व्यक्तिगत परिवर्तनशीलता के कारण, इनका उपयोग DNA फिंगरप्रिंटिंग, फॉरेंसिक और विकासवादी वंशावली का पता लगाने के लिए किया जाता है।
UPSC context
GS पेपर III (Biotechnology); आनुवंशिक विश्लेषण और विकासवादी जीव विज्ञान के संबंध में एक उच्च-आवृत्ति वाला विषय (Prelims 2023)।
क्यूबिट
क्वांटम सूचना की मूल इकाई। पारंपरिक बिट्स (0 या 1) के विपरीत, क्यूबिट्स सुपरपोजिशन का लाभ उठाकर एक साथ दोनों अवस्थाओं में मौजूद रह सकते हैं, जो विशिष्ट जटिल कार्यों के लिए घातांकीय (exponential) प्रोसेसिंग शक्ति सक्षम बनाता है।
UPSC context
GS पेपर III (विज्ञान एवं तकनीक); क्वांटम मैकेनिक्स का एक मौलिक शब्द (प्रारंभिक परीक्षा 2022 में पूछा गया)।
डीप लर्निंग
आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (AI) का एक उप-क्षेत्र जो बहु-स्तरीय (multi-layered) आर्टिफिशियल न्यूरल नेटवर्क का उपयोग करता है। यह इमेज, स्पीच या जीनोमिक डेटा जैसे विशाल असंरचित डेटासेट (unstructured datasets) में जटिल पैटर्न की पहचान करने के लिए मानव मस्तिष्क की कार्यप्रणाली की नकल करता है।
UPSC context
GS पेपर III (Science & Tech); AI विकास और इसके अनुसंधान अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण।
प्रारंभिक ट्रैप
माइक्रोसैटेलाइट DNA का उपयोग मुख्य रूप से कृषि फसलों के आनुवंशिक संशोधन के लिए किया जाता है।
असत्य। माइक्रोसैटेलाइट DNA (Microsatellite DNA) में नॉन-कोडिंग अनुक्रम होते हैं जिनका उपयोग DNA फिंगरप्रिंटिंग और विकासवादी संबंधों के अध्ययन के लिए किया जाता है, न कि ट्रांसजेनिक फसलें बनाने के लिए। फसलों में संशोधन के लिए Bt तकनीक का उपयोग किया जाता है।
संबंधित अवधारणाएँ
क्वांटम कंप्यूटिंग को विशिष्ट बनाने वाले बुनियादी सिद्धांत क्या हैं?
- सुपरपोज़िशन: क्लासिकल बिट्स के विपरीत, Qubits एक साथ कई अवस्थाओं (0 और 1) में मौजूद हो सकते हैं, जिससे व्यापक समानांतर गणनाएं (parallel calculations) संभव हो पाती हैं।
- एंटांगलमेंट: क्यूबिट्स आपस में जटिल रूप से जुड़ जाते हैं जिससे एक की अवस्था तुरंत दूसरे की अवस्था को निर्धारित करती है, चाहे उनके बीच की दूरी कितनी भी क्यों न हो।
- टोपोलॉजिकल कंप्यूटिंग: एक उन्नत दृष्टिकोण (Majorana particles का उपयोग करते हुए) जो सिस्टम की टोपोलॉजी में सूचना संग्रहीत करता है, जिससे यह पर्यावरणीय शोर (decoherence) के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी बन जाता है।
माइक्रोसैटेलाइट डीएनए (Microsatellite DNA) क्या है और इसका अनुप्रयोग कैसे किया जाता है?
- शॉर्ट टेंडम रिपीट्स (Short Tandem Repeats): ये नॉन-कोडिंग DNA के छोटे, अत्यधिक दोहराव वाले अनुक्रम (sequences) हैं। चूंकि वे तेजी से उत्परिवर्तित (mutate) होते हैं, इसलिए विभिन्न व्यक्तियों के बीच इनकी लंबाई में काफी भिन्नता होती है।
- प्राथमिक अनुप्रयोग: वे DNA प्रोफाइलिंग, फोरेंसिक विश्लेषण, जनसंख्या आनुवंशिकी और विकासवादी संबंधों का पता लगाने में उपयोग किए जाने वाले महत्वपूर्ण आनुवंशिक मार्कर के रूप में कार्य करते हैं।
अंतर-विषय पैटर्न
क्वांटम तकनीक + साइबर सुरक्षा और एन्क्रिप्शन
स्थिर मेजराना क्वांटम चिप्स की ओर बदलाव वर्तमान RSA एन्क्रिप्शन मानकों के लिए खतरा पैदा करता है, जो सीधे तौर पर भारत के नेशनल क्वांटम मिशन और भविष्य के साइबर-रक्षा ढांचे से जुड़ा है।
जैव प्रौद्योगिकी + कृषि अर्थव्यवस्था और IPR
Bollgard (Bt) लक्षणों का विकास भारत की कृषि अर्थव्यवस्था में बौद्धिक संपदा अधिकार (IPR), पेटेंट कानूनों और बीज एकाधिकार के विनियमन के साथ जुड़ा हुआ है।
'Majorana zero modes', 'Microsatellites' और 'ANNs' जैसे उभरते शब्दों वाले 'सुमेलित करें' (Match-the-following) युग्मों के 2026 में पूछे जाने की अत्यधिक संभावना है।
संबद्ध PYQ · 4
संबद्ध PYQ · 4
- 2021PrelimsGS1
Bollgard I and Bollgard II technologies are mentioned in the context of
- 2023PrelimsGS1
'Microsatellite DNA' is used in the case of which one of the following?
- 2022PrelimsGS1
Which one of the following is the context in which the term "qubit" is mentioned ?
- 2025PrelimsGS1
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?
