அவனாம் இவனாம் உவனாம்..

நம்மாழ்வாரின் பெரிய திருவந்தாதிப் பாடல் சொல்கிறது:

அவனாம் இவனாம் உவனாம் மற்று உம்பர்
அவனாம் அவன் என்றிராதே அவனாம்
அவனே எனத் தெளிந்து கண்ணனுக்கே தீர்ந்தால்
அவனே எவனேனும் ஆம்.

நீங்கள் தீபாவளிக்காக சென்னையிலும், கோவையிலும் இருக்கும் இரு சகோதரிகளுக்கு ஒரே விலையில், வெவ்வேறு வண்ணத்தில் இரு புடவைகளை தூதஞ்சல் மூலம் அனுப்புகிறீர்கள். சென்னையிலுள்ள சகோதரிக்கு உடனே சேர்ந்துவிடும் அன்பளிப்புப் பெட்டியைப் பிரித்துப் பார்த்து ‘அண்ணா, சில்வர் க்ரேயில், தேன் மெழுகுப் பார்டருடன் நீ அனுப்பிய சாரி ரொம்ப நன்னாயிருக்கு. தேங்க்ஸ்ண்ணா’ என்று சொல்கிறார். அப்படியென்றால், எம் எஸ் ப்ளுவில் மெஜந்தா பார்டருடன் கூடிய சேலை கோவைக்குப் போயிருக்கிறது என்று புரிகிறது. இரு பெட்டிகளிலுள்ள சேலைகள், ஒரு பெட்டியைத் திறக்கும் வரை, ஒன்றுடன் ஒன்றான மேல் நிலையில் (Superposition) இருக்கிறது; திறந்தவுடன் மற்றொன்றைப் பற்றிய தெளிவு வருகிறது.  இதன் அடிப்படையில் தான் குவாண்டம் இயக்கவியல் (Quantum Mechanics) அமைந்துள்ளது- ஆனால், மரபார்ந்த இயற்பியல் பெரிதினும் பெரிய செய்திகளைப் பேச, சிறிதினும் சிறியவற்றைச் சொல்லும் குவாண்டம் இயக்கவியல் மரபார்ந்த இயற்பியலின் சில கோட்பாடுகளை அணு நிலைகளில் ஏற்பதில்லை.

இந்த நிலையில் தான் ஜான் பெல்லின் (John Bell) ‘சமமற்றக் கோட்பாடுகளின்’ (Theory of inequalities) இருப்பு உணர்த்தப்படுகிறது. இது குவாண்டம் நிகழ்வு என்றும், எந்தப் பெட்டியில் எந்த நிறச் சேலை என்பதோ, அந்தச் சேலை அந்த வண்ணத்தில் உருவாக வேண்டும் என்பதற்கோ, மறைமுக மாறிகள் (hidden variables) உள்ளன என்றும் பெல் சொன்னார்.

தொலைவில் இருந்தாலும், அவை தமக்குள் உரையாடுகின்றன என்ற வியத்தகு செய்தி ஐன்ஸ்டைன் அவர்களையே ‘பயமுறுத்தும்’ ஒன்றாக இருந்திருக்கிறது என்றால் நம் நிலை என்ன? ஆனால், புரியாததைப் புரிந்து கொள்ளும் முயற்சியில் மனிதன் பின் வாங்குவதில்லை.

1964-ல் ஐரிஷ் இயற்பியலாளர் ஜான் பெல், குவாண்டம் தொடர்புகள், நாம் சாதாரணமாகச் செய்யும் அளவீடுகளுக்குள் கொண்டு வர இயலாதவை எனக் கணித ரீதியாகக் காட்டினார். அந்தச் சிக்கலான கணிதத்தின் படி எண் 2க்குள் வரும் முடிவுகள் மராபர்ந்த வகையில் அறியத்தக்கவை; ஆனால் எண்2 ஐ மீறுபவை குவாண்டம் இயக்கவியலில், அணுக்கள் கொள்ளும் தொடர்புகளுக்கான ஒன்று எனவும் சொன்னார். சில தொலைதூர அளவீடுகளின் விளைவுகளில், வலுவான புள்ளி விவரங்களைச் சேகரித்து அதன் மூலம் குவாண்டம் இயக்கவியலை பின்னர் பலரும் நிரூபித்து வந்தனர்.

இப்போது நாம் மீண்டும் அந்தப் புடவைகளுக்கு வருவோம். இந்த நிறப்புடவை இந்தப் பெட்டியில் இடம் பெற வேண்டுமென்று ‘மறைந்துள்ள மாறிகள்’  நினைக்கின்றன. (இதைத்தான் இந்தப் பிறவியை இங்கே எடுக்க வேண்டுமென்று வினைப் பயன் தீர்மானிப்பதாக நாம் சொல்லி வருகிறோமோ, என்னமோ?) இது முதல் நிலை மாய எண்ணம் என்றால் அவைகளைப் பிரித்து, தொலைதூரத்தில் வைத்தாலும் அவைகளின் தொடர்புகள் அறுபடுவதில்லை, பிரிக்கப்பட்ட பொருட்கள், தங்களுக்குள்  தொடர்பு கொண்டு ஒரே நிலையை அடைய முடியும்  என்பது மிகப் பெரிய மாயம். இதைத்தான் ஐன்ஸ்டெய்ன் ‘தொலைவில் உள்ள பயமுறுத்தும் ஒன்று’ என்று சொல்லி தனது ஐயத்தைச் சொன்னார்.. அது அப்படியல்ல என்று பின்னர் வந்த குவாண்டம் இயக்கவியல் இயற்பியலாளர்கள் காட்டி வருகின்றனர். 

1972-ல் க்ளாசெர் ‘மறைந்துள்ள மாறிகள்’ ‘சிக்கலின்’ தன்மையைத் திறம்பட விளக்குவதில்லை என்றும், எனவே குவாண்டம் இயக்கவியல் ‘உண்மை’யைச் சரியாகச் சொல்லும் அறிவுத் துறை என்றும் காட்டினார். பலகோடி வினாடிகளின் ஒரு பங்கு நேரத்தில், ஃபோடான் ஜோடியின் திசைகளை மாற்றினர்- அதுவும் எப்படி- ஃபோடான் தன் இருப்பிடம் விட்டுக் கிளம்பிய பிறகு, ஆனால், அது ‘கண்டுபிடிப்பானை’ அணுகுவதற்கு முன்னர் அந்தப் பயண திசையை மாற்றினார். 

பெல்லின் ‘சமமற்ற கோட்பாட்டினை’ மீறும் பரிசோதனைகளுக்காகவும், குவாண்டம் தகவல் நுட்பத்தில் முன்னோடிச் சோதனைகளுக்காகவும் 2022-ம் ஆண்டின் இயற்பியல் நோபல் பரிசு மூவருக்கு சமமாக வழங்கப்பட்டுள்ளது. மூவரின் சோதனைகளும் ‘குவாண்டம் சிக்கலைப்’ (Quantum Entanglement) பற்றியது. குவாண்டம் இயக்கவியலின் உண்மைத்தன்மையை நிரூபிக்கிறது. 

ஜான் கிளாசெர், (John F. Clauser of J. F. Clauser & Associates) அலைன் ஆஸ்பெக்ட் (Alain Aspect of the University of Paris-Saclay) இருவரும் ‘பெல் இணைகளைப்’ பயன்படுத்தி ‘குவாண்டச் சிக்கல்’ என்பதை அதி தீவிர பரிசோதனைகளால் நிறுவினர். ஆன்டான் ஜெலிங்கெர், (Anton Zeilinger of the University of Vienna) குவாண்டச் சிக்கலையும், பெல் இணைகளையும் (Bell pairs) புது விதமாகப் பயன்படுத்தி, குவாண்டம் குறியாக்கவியல், (Quantum cryptography) மற்றும் குவாண்டம் கணக்கிடுதலில் (Quantum Computing) இது எவ்வகையில் உதவியாக இருக்கும் எனக் காட்டினார். மூவரின் அடிப்படைக் கருவி பெல் இணைகள் என்ற போதிலும், அவரது கோட்பாடான ‘சமமற்ற’ மற்றும் ‘இருப்பிட மறைமுக மாறிகளை’ மறுதளித்து இவர்களது ஆய்வு முடிவுகள் ஒரு திருப்பு முனையை குவாண்டம் இயக்கவியலில் ஏற்படுத்தியிருக்கின்றன எனச் சொல்லலாம்.

சரி, அப்படியென்றால், குவாண்டச் சிக்கல் என்பது தான் என்ன?  இது ஒரு நிகழ்வு. எங்கு நடக்கிறது- ஒரு ஜோடி ஃபோடான், ஒன்றையொன்று நிரப்பும் குணங்களோடு பகிரப்பட்ட நிலையில் இருக்க அனுமதிக்கப்படும்போது, ஒன்றை அறிகையில் மற்றொன்றையும், அது எத்தனைத் தொலைவில் இருந்தாலும், அறிவதில் நடக்கிறது. ஆயினும், இந்தச் சிக்கல் அறுபடாமல் இருக்க வேண்டும். நாம் அளக்க முயல்வது துகளின் ஃபோடானின் அலைப் பயணத்தைத்தான்; அவைகளுக்கு குறிப்பிட்ட பாதை அமைப்புகள் கிடையாது; எனவே, அதிக எண்ணிக்கையில் ஒளி அலை ஊடுறுவலைச் செய்து, அவைகளை அளவீடு செய்து, அதன் புள்ளி விவரங்களைச் சேகரித்து ஒப்பு நோக்கி, ஜதைகளைத் தேர்வு செய்ய வேண்டும்.

ஜெலிங்கெர் 1997-லேயே குவாண்டச் சிக்கலைப் பயன்படுத்தி, பரவலான தூரத் தொடர்புகளுக்குள் ஒரு துகளிலிருந்து மற்றோரு துகளிற்கு குவாண்ட நிலையை அனுப்ப முடியும் எனக் காட்டினர். சிக்கியுள்ள இரு துகள்களுக்கிடையே, மூன்றாவது துகள் உடனடியாக நிலை குறித்த செய்தியைச் சொல்லிவிடுகிறது. இது ‘டெலிபோர்டேஷன்’ எனப்படுகிறது. சீனா ‘மிசஸ்’ என்ற குவாண்டத் தொடர்பு கணினி செயற்கைக் கோளை நிறுவி, பல்லாயிரம் ஃபோடான் ஜதைகளை சலித்தெடுத்து குவாண்டச் சிக்கல் பரிசோதனைகளைச் செய்தது.

ஃபோடான், அணுத் துகள்களைச் சிக்கவைத்து, அதைப் பிரித்து வெவ்வேறு இடங்களில் வைத்தாலும், அவற்றின் உரையாடல்கள் தொடர்கின்றன. இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட துகள்கள் சிக்கியுள்ள நிலையை குவாண்டப் பிணைப்பு அல்லது சிக்கல் எனச் சொல்கிறோம். இப்படிச் சிக்கியுள்ள ஃபோடானில் ஒரு ஜோடியைப் பிரித்து ஒன்றை உங்களுக்கும், மற்றொன்றை உங்கள் நண்பருக்கும் நான் அனுப்புகிறேன் என்று வைத்துக் கொள்ளுங்கள். நீங்களும், உங்கள் நண்பரும் ஒருவருக்கொருவர் வெகு தூரத்தில் உள்ளீர்கள். நீங்கள் விண்வெளியில் தொலைவில் இருக்கிறீர்கள். உங்கள் நண்பர் பூமியில் சென்னையில் இருக்கிறார். ஆகவே, நான் அனுப்பிய ஃபோடான்கள் ஒன்றுக்கொன்று தொலைவில் இருக்கின்றன. ஆனால், அவை பிணைப்புண்டு (சிக்குண்டு) இருக்கின்றன. எப்படி? உங்களிடம் உள்ள ஃபோடானை, ‘இந்த முறையில் தான் இதன் துருவப்படுதலை அளக்கப் போகிறேன்’ என்ற முன் திட்டமில்லாமல், கைக்கு அகப்பட்ட வகையில் நீங்கள் செயல் படுகிறீர்கள். சென்னையில் உங்கள் நண்பரும், தனக்குத் தோன்றிய விதத்தில், ஒருவருக்கொருவர் பேசிக் கொள்ளாமல் அளவீடு செய்கிறார். உங்கள் அளவீடுகள் ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடையதாக இருப்பதை பின்னர் அறிகிறீர்கள். அதாவது, அந்த ஃபோடானின் அம்சம், தொலைதூரத்தால் பாதிக்கப்படாமல் சிக்குண்டிருக்கிறது. இந்தச் சிக்கும் தன்மைதான், இரகசியக் குறியீடுகளின் பயன்பாட்டில், தொலைதூரத் தொடர்புகளில் மிகவும் பயனாகிறது. நம்முடைய பல மின் இயந்திரங்களின் (லேசர், காந்த இயக்க உருவப் படங்கள்) உள்ளே நடை பெறும் இயக்கமே குவாண்டத் தத்துவத்தைச் சார்ந்ததுதான். ஆனால், அடிப்படையாக அது செயலாற்றும் விதம் நமக்கு இன்னும் தெளிவாகவில்லை. 

தகவல் தொழில் நுட்பத்தின் அசுரப் பாய்ச்சலில், குவாண்டம் சிக்கல் மிகப் பெரிய பங்கு வகிக்கும்; க்யூபிட்களை இதன் மூலம் திறம்பட அமைக்கலாம். இன்றைய கணினிகளில் இருக்கும் ‘சிப்’களின் அடிப்படை 0,1 என்பது நமக்குத் தெரியும். க்யூபிட்களில் 0,1 இரண்டிற்கும் இடைப்பட்ட சிக்கல் நிலையை நம்மால் சிப்பிற்குள் அடைபடும் வண்ணம் கட்டமைக்க முடிந்தால், கணினியின் வேகம், செயற்கை அறிவு, விண்ணிற்கும், மண்ணிற்குமான தகவல் பரிவர்த்தனைகள் புதிய உயரம் தொடும்.

The Nobel Prize in Physics 2022 was awarded jointly to Alain Aspect, John F. Clauser and Anton Zeilinger “for experiments with entangled photons, establishing the violation of Bell inequalities and pioneering quantum information science.” Credit: Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach

உசாவிகள்:

https://www.scientificamerican.com/article/explorers-of-quantum-entanglement-win-2022-nobel-prize-in-physics1/ Lee Billings on October 4, 2022

Video by RI, TNPSL.etc

Article in Hindu by Shubashree Desikan on 09/10/22

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.