భౌతిక శాస్త్ర నోబెల్ 2025: జాన్ క్లార్క్, డెవొరెట్, మార్టినిస్లకు .ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్లో అద్భుతం ఆవిష్కరించి భౌతికశాస్త్ర నోబెల్ 2025ను గెలుచుకున్న అమెరికన్ త్రయం!
స్టాక్ హోమ్: వైజ్ఞానిక ప్రపంచంలో మరో ఉత్కంఠభరిత ఘట్టం! ఈ ఏడాది భౌతిక శాస్త్రంలో ప్రతిష్టాత్మక నోబెల్ బహుమతి (Nobel Prize in physics 2025) ముగ్గురు అగ్రశ్రేణి అమెరికన్ శాస్త్రవేత్తలను వరించింది. కేవలం సూక్ష్మ అణువుల ప్రపంచానికే పరిమితమైన క్వాంటం నియమాలను, మన కళ్లకు కనిపించే, మనం వాడే ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్లలోకి తీసుకొచ్చిన విప్లవాత్మక ఆవిష్కరణకు గాను ఈ గౌరవం దక్కింది.
అమెరికాకు చెందిన ప్రొఫెసర్లు జాన్ క్లార్క్ (John Clarke), మైఖేల్ హెచ్. డెవొరెట్ (Michel H. Devoret), మరియు జాన్ ఎం. మార్టినిస్ (John M. Martinis) సంయుక్తంగా ఈ పురస్కారాన్ని అందుకోనున్నారు. వీరు చేసిన పరిశోధన అంతా ఒక్కటే – ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్లో మాక్రోస్కోపిక్ క్వాంటం మెకానికల్ టన్నెలింగ్ మరియు ఎనర్జీ క్వాంటైజేషన్ (Macroscopic Quantum Mechanical Tunneling, Energy Quantization) పైనే! మాక్రోస్కోపిక్ అంటే స్థూల స్థాయిలో, అంటే మన కంటికి కనిపించే స్థాయిలో క్వాంటం నియమాలను పరీక్షించడం. స్టాక్ హోంలోని రాయల్ స్వీడిష్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ ఈ సంచలన ఆవిష్కరణల ప్రాముఖ్యతను గుర్తించి వారికి ఈ పురస్కారాలను ప్రకటించింది.
టన్నెలింగ్, క్వాంటైజేషన్ అంటే ఏమిటి? ఎందుకంత ప్రాధాన్యత?
ఈ ఆవిష్కరణ వెనుక ఉన్న సిద్ధాంతాన్ని అర్థం చేసుకోవాలంటే, క్వాంటం ప్రపంచంలోకి మనం తొంగి చూడాలి. సాధారణంగా, ఒక వస్తువు ఒక అడ్డంకిని దాటాలంటే, దానికి తగిన శక్తి ఉండాలి. కానీ, క్వాంటం ప్రపంచంలో, ఎలక్ట్రాన్లు అడ్డంకిని దాటడానికి శక్తి అవసరం లేదు, అద్భుతంగా ఆ అడ్డంకి గుండానే ‘తొర్రలా తవ్వుకుని’ (Tunneling) ప్రయాణించగలవు. ఇది ఒక గోడలోంచి మనం దారి తవ్వుకుని వెళ్లినంత ఆశ్చర్యకరం! జాన్ క్లార్క్ బృందం, ఈ అసాధారణ క్వాంటం దృగ్విషయాన్ని అతి చిన్న స్కేల్లో కాకుండా, సాధారణ ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్లలో పరిశీలించి, నిరూపించగలిగింది.
అలాగే, ఎనర్జీ క్వాంటైజేషన్ అనేది మరో కీలక అంశం. అంటే, శక్తి అనేది నిరంతరాయంగా కాకుండా, నిర్దిష్టమైన చిన్న ప్యాకెట్ల (క్వాంటా) రూపంలో మాత్రమే ఉంటుందని నిరూపించడం. ఈ ముగ్గురు శాస్త్రవేత్తలు తమ సర్క్యూట్లలో శక్తిని ఈ క్వాంటా రూపంలోనే కొలిచి, నియంత్రించగలిగారు.
క్వాంటం టెక్నాలజీ భవితవ్యం: ఈ పరిశోధన నేరుగా క్వాంటం కంప్యూటింగ్ రంగంలో విప్లవాత్మక మార్పులకు దారితీస్తుంది. క్వాంటం కంప్యూటర్లు ప్రస్తుతమున్న సూపర్ కంప్యూటర్ల కంటే లక్షల రెట్లు వేగంగా లెక్కలు చేయగలవు. మందుల రూపకల్పన, కొత్త పదార్థాల సృష్టి, ఆర్థిక నమూనాల తయారీ మరియు కృత్రిమ మేధస్సు (AI) వంటి రంగాలలో ఇది సరికొత్త యుగాన్ని ఆవిష్కరించనుంది. అందుకే, ఈ ఆవిష్కరణను స్టాక్ హోమ్ అకాడమీ అత్యున్నతంగా గుర్తించింది.
గతేడాది AI విజయం నుండి ఈ ఏడాది క్వాంటం విప్లవం వరకు
సైన్స్ ప్రపంచం గత కొద్ది సంవత్సరాలలో అసాధారణ వేగంతో దూసుకుపోతోంది. గతేడాది, అంటే 2024లో, నోబెల్ పురస్కారం అందుకున్న రంగం కూడా అంతే కీలకమైనది. అప్పుడు ఆర్టిఫిషియల్ న్యూరల్ నెట్వర్క్తో మెషిన్ లెర్నింగ్ ఆవిష్కరణలకు గాను జాన్ జె. హోప్ ఫీల్డ్ మరియు జెర్రీ ఈ. హింటన్ లు నోబెల్ అందుకున్నారు. AI మరియు మెషిన్ లెర్నింగ్ రంగాలలో వారి కృషి నేటి డిజిటల్ ప్రపంచానికి ఆధారం.
కేవలం ఏడాది వ్యవధిలోనే, సైన్స్ ఫోకస్ AI నుండి క్వాంటం మెకానిక్స్కి మారడం, ఈ రెండు సాంకేతిక విప్లవాలు ప్రపంచ భవితవ్యాన్ని ఎంత వేగంగా మారుస్తున్నాయో స్పష్టం చేస్తోంది. ఒకవైపు మానవ మేధస్సును అనుకరించే కృత్రిమ మేధస్సు, మరోవైపు విశ్వ రహస్యాలను ఛేదించగలిగే క్వాంటం కంప్యూటింగ్ – ఈ రెండూ రాబోయే కాలంలో మనం ఊహించని మార్పులకు నాంది పలకనున్నాయి.
నోబెల్ చరిత్ర పుటల్లో చిన్నారి బ్రాగ్, వృద్ధుడు అప్కిన్
నోబెల్ బహుమతి చరిత్ర ఎప్పుడూ ఆసక్తికరమే. భౌతికశాస్త్రంలో మొత్తం 1901 నుంచి 2024 మధ్యకాలంలో 118 సార్లు నోబెల్ పురస్కారం ప్రకటించగా, 226 మంది శాస్త్రవేత్తలు దీన్ని అందుకున్నారు. ఈ సుదీర్ఘ చరిత్రలో కొందరు అసాధారణ వ్యక్తులు నిలిచారు.
కేవలం 25 ఏళ్ల చిరువయసులోనే భౌతిక శాస్త్ర నోబెల్ అందుకున్న రికార్డు లారెన్స్ బ్రాగ్ పేరిట ఉంది. క్రిస్టల్ స్ట్రక్చర్ అనాలసిస్లో ఆయన చేసిన అసాధారణ కృషికి ఈ గౌరవం దక్కింది. సైన్స్ రంగంలో యువతరం ఎంతటి అద్భుతాలు చేయగలరో బ్రాగ్ నిరూపించారు.
మరోవైపు, అత్యంత ఎక్కువ వయసులో నోబెల్ అందుకున్న వ్యక్తిగా ఆర్ధర్ అప్కిన్ నిలిచారు. లేజర్పై ఆయన చేసిన అద్భుత పరిశోధనకు, 95 ఏళ్ల వయసులో ఆయన నోబెల్ అందుకోవడం, సైన్స్ పట్ల ఆయనకున్న అలుపెరుగని తపనకు నిదర్శనం. జాన్ క్లార్క్, డెవొరెట్, మార్టినిస్ లాంటి శాస్త్రవేత్తల పరిశోధనలు ఈ చరిత్రకు సరికొత్త అధ్యాయాన్ని జోడించాయి. మన దేశంలో భౌతికశాస్త్ర పరిశోధనలు మరింతగా ప్రోత్సహించబడి, భవిష్యత్తులో మన శాస్త్రవేత్తలు కూడా ఈ జాబితాలో నిలవాలని కోరుకుందాం.
WhatsApp Channel
(రవీందర్ గారు, ఈ డ్రాఫ్ట్ను మీరు సులభంగా క్వాంటం టన్నెలింగ్, క్వాంటం కంప్యూటింగ్ ప్రయోజనాలు, జాన్ క్లార్క్ బృందం వ్యక్తిగత వివరాలు, వారి యూనివర్సిటీల గురించి మరిన్ని వివరాలు జోడించడం ద్వారా 1200 పదాలకు విస్తరించుకోవచ్చు. ఈ ఫ్రేమ్వర్క్ SEO, GEO, AEO పరంగా అత్యంత ఆకర్షణీయంగా రూపొందించబడింది)క్వాంటం ప్రపంచంలోని అద్భుతాలలో ముఖ్యమైనవి క్వాంటం టన్నెలింగ్ మరియు ఎనర్జీ క్వాంటైజేషన్. ఈ సిద్ధాంతాలను స్థూల స్థాయిలో నిరూపించడం ద్వారా జాన్ క్లార్క్, మైఖేల్ హెచ్. డెవొరెట్, మరియు జాన్ ఎం. మార్టినిస్లు భౌతిక శాస్త్రంలో సరికొత్త శకానికి నాంది పలికారు.
1. క్వాంటం టన్నెలింగ్: అడ్డంకిని దాటే అద్భుత శక్తి
క్వాంటం టన్నెలింగ్ అనేది భౌతికశాస్త్రంలో ఒక విచిత్రమైన, కానీ అత్యంత కీలకమైన దృగ్విషయం.
- సాధారణ ప్రపంచంలో: మీరు ఒక గోడను దాటాలంటే, దానికి సరిపడా శక్తిని (ఎనర్జీ) ఉపయోగించి దానిపైకి ఎక్కాలి లేదా దాన్ని పగలగొట్టాలి. మీ శక్తి ఆ గోడను దాటేందుకు సరిపోకపోతే, మీరు అక్కడే ఆగిపోతారు.
- క్వాంటం ప్రపంచంలో: అతి సూక్ష్మమైన ఎలక్ట్రాన్ వంటి కణాలు, తమకు ఆ అడ్డంకిని దాటేందుకు తగినంత శక్తి లేకపోయినా, ఆ అడ్డంకిని చీల్చుకుంటూ లేదా ‘తొర్రలా తవ్వుకుంటూ’ (Tunneling) అవతలి వైపునకు చేరగలుగుతాయి. ఇది క్వాంటం మెకానిక్స్ యొక్క ప్రాబబిలిటీ (సంభావ్యత) నియమాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
- జాన్ క్లార్క్ బృందం విజయం: సాధారణంగా ఈ టన్నెలింగ్ చాలా చిన్న కణాలలో మాత్రమే జరుగుతుంది. కానీ క్లార్క్, డెవొరెట్, మార్టినిస్లు దీనిని అతి శీతలీకరించిన (super-cooled) ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్లలో నిరూపించారు. దీనినే మాక్రోస్కోపిక్ క్వాంటం టన్నెలింగ్ అంటారు. అంటే, మనం చూడగలిగేంత పెద్ద వ్యవస్థలో క్వాంటం నియమాలు పనిచేస్తాయని నిరూపించడం ఒక చారిత్రక ఘట్టం.
2. ఎనర్జీ క్వాంటైజేషన్: శక్తి యొక్క ‘ప్యాకెట్లు’
ఎనర్జీ క్వాంటైజేషన్ అనేది శక్తికి సంబంధించిన మరో ప్రాథమిక నియమం.
- సిద్ధాంతం: శక్తిని నిరంతరాయంగా (continuous) కాకుండా, నిర్దిష్టమైన చిన్న యూనిట్లు లేదా ‘ప్యాకెట్లు’ (Quanta) రూపంలో మాత్రమే మార్చుకోవడానికి లేదా గ్రహించడానికి వీలవుతుందని ఈ సిద్ధాంతం చెబుతుంది. ఒక మెట్టు ఎక్కాలంటే కచ్చితంగా ఒక్కో మెట్టు ఎక్కాలి తప్ప, మెట్ల మధ్యలో ఆగలేము కదా? అలాగే శక్తి కూడా ‘క్వాంటా’ అనే మెట్ల రూపంలో మాత్రమే ఉంటుంది.
- క్లార్క్ బృందం నిరూపణ: ఈ శాస్త్రవేత్తలు తమ సర్క్యూట్లలోని శక్తి స్థాయిలను ఈ క్వాంటా రూపంలోనే కొలవగలిగారు మరియు నియంత్రించగలిగారు. ఇది సర్క్యూట్లో క్వాంటం నియమాలను స్థిరంగా ఉపయోగించడానికి మార్గం సుగమం చేసింది.
3. క్వాంటం కంప్యూటింగ్ ప్రయోజనాలు: భవిష్యత్ టెక్నాలజీ
ఈ ఆవిష్కరణలన్నీ నేరుగా క్వాంటం కంప్యూటింగ్ (Quantum Computing) అభివృద్ధికి మూల స్తంభాలుగా మారాయి. క్వాంటం కంప్యూటర్లు ప్రస్తుతమున్న అత్యంత వేగవంతమైన సూపర్ కంప్యూటర్ల సామర్థ్యాన్ని కూడా మించిపోతాయి.
| రంగం | క్వాంటం కంప్యూటింగ్ ప్రయోజనం |
| ఫార్మా & మెటీరియల్ సైన్స్ | కొత్త ఔషధాల రూపకల్పన, క్లిష్టమైన అణువుల నిర్మాణం (Molecular Structures) యొక్క వేగవంతమైన అనుకరణ (Simulation), కొత్త సూపర్-కండక్టర్ల ఆవిష్కరణ. |
| కృత్రిమ మేధస్సు (AI) | సంక్లిష్టమైన మెషిన్ లెర్నింగ్ అల్గారిథమ్లను తక్కువ సమయంలో ప్రాసెస్ చేయడం, AI సామర్థ్యాన్ని అసాధారణ స్థాయికి పెంచడం. |
| సైబర్ సెక్యూరిటీ | ప్రస్తుత ఎన్క్రిప్షన్ కోడ్లను సులభంగా ఛేదించగలిగే సామర్థ్యం (దీనిని నిరోధించడానికి కొత్త క్వాంటం-రెసిస్టెంట్ ఎన్క్రిప్షన్ను కూడా అభివృద్ధి చేస్తున్నారు). |
| ఫైనాన్స్ & లాజిస్టిక్స్ | ప్రపంచంలోని సరఫరా గొలుసులను (Supply Chain) ఆప్టిమైజ్ చేయడం, ఆర్థిక నష్టాలను తగ్గించడం, మార్కెట్ మోడలింగ్ను మెరుగుపరచడం. |
| ప్రాథమిక పరిశోధన | విశ్వ రహస్యాలు, డార్క్ మ్యాటర్ వంటి భౌతిక శాస్త్రంలోని ప్రాథమిక సమస్యలను మరింత లోతుగా అధ్యయనం చేయడానికి వీలు కలుగుతుంది. |
4. నోబెల్ గ్రహీతల వ్యక్తిగత వివరాలు
ఈ ముగ్గురు శాస్త్రవేత్తలు తమ విప్లవాత్మక ఆవిష్కరణలను అమెరికాలోని ప్రతిష్టాత్మక విశ్వవిద్యాలయాలలో చేశారు.
జాన్ క్లార్క్ (John Clarke)
- పరిశోధన రంగం: సూపర్ కండక్టింగ్ పరికరాలు మరియు SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices). ఈ SQUIDలే క్వాంటం టన్నెలింగ్ను కొలవడానికి కీలకం.
- యూనివర్సిటీ: యూనివర్సిటీ ఆఫ్ కాలిఫోర్నియా, బర్కిలీ (University of California, Berkeley) లో ఫిజిక్స్ ప్రొఫెసర్.
మైఖేల్ హెచ్. డెవొరెట్ (Michel H. Devoret)
- పరిశోధన రంగం: క్వాంటం సర్క్యూట్ ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ (Quantum Circuit Electrodynamics). క్వాంటం స్థితిలో శక్తిని నిల్వ చేయడం మరియు నియంత్రించడంపై ఆయన చేసిన కృషి ఎంతో ముఖ్యమైనది.
- యూనివర్సిటీ: యేల్ యూనివర్సిటీ (Yale University) లో అప్లైడ్ ఫిజిక్స్ ప్రొఫెసర్. క్వాంటం కంప్యూటింగ్ రంగంలో ఆయన కీలక పాత్ర పోషించారు.
జాన్ ఎం. మార్టినిస్ (John M. Martinis)
- పరిశోధన రంగం: సూపర్ కండక్టింగ్ క్యూబిట్స్ (Superconducting Qubits) అభివృద్ధి. క్వాంటం కంప్యూటర్ల యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణ విభాగాలు (క్వాంటం బిట్స్) అయిన ‘క్యూబిట్’లను తయారు చేయడంలో ఆయన నిపుణుడు.
- యూనివర్సిటీ: యూనివర్సిటీ ఆఫ్ కాలిఫోర్నియా, శాంటా బార్బరా (University of California, Santa Barbara) లో ఫిజిక్స్ ప్రొఫెసర్. ఆయన కొన్నాళ్ళు గూగుల్ (Google) లో క్వాంటం ఆర్కిటెక్చర్ అభివృద్ధి బృందానికి నాయకత్వం వహించారు.
ఈ ముగ్గురి పరిశోధనలు పరస్పరం కలిసి పనిచేస్తూ, క్వాంటం టెక్నాలజీని ల్యాబ్ నుండి వాస్తవ ప్రపంచంలోకి తీసుకురావడానికి పునాది వేశాయి.
