গল্পটি এখন পর্যন্ত: কোয়ান্টাম মেকানিক্স বলেছে যে কণাগুলি কখনও কখনও বাধা অতিক্রম করতে পারে তাদের আরোহণের শক্তি নেই, যেমন প্রথমে এটি স্কেলিংয়ের পরিবর্তে একটি পর্বত দিয়ে বিরক্তিকর। টানেলিং নামে পরিচিত এই প্রক্রিয়াটি পারমাণবিক এবং পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞানে সাধারণ। ২০২৫ সালের পদার্থবিজ্ঞানের নোবেল পুরষ্কার জন ক্লার্ক, মিশেল ডিভোরেট এবং জন মার্টিনিসকে বিজয়ী করেছিলেন যে এই জাতীয় আচরণটি কেবল সাবটমিক কণাগুলিতেই নয়, সুপারকন্ডাক্টর দিয়ে তৈরি বৈদ্যুতিক সার্কিটেও ঘটতে পারে। আমাদের আশেপাশের অঞ্চল থেকে তথ্য সংগ্রহ, অধ্যয়ন, বুঝতে এবং ব্যবহার করার উপায়কে রূপান্তর করতে সেট করা নতুন প্রযুক্তির দরজা খোলার জন্য সন্ধানটি উন্মুক্ত করে।
জোসেফসন জংশন কী?
পুরষ্কার প্রাপ্ত পরীক্ষার মৌলিক ইউনিটটি পরিচালিত ত্রয়ীটি একটি জোসেফসন জংশন নামে একটি ডিভাইস। এখানে, দুটি সুপারকন্ডাক্টর খুব পাতলা অন্তরক দ্বারা পৃথক করা হয়। ত্রয়ীটি জানতে চেয়েছিল যে সামগ্রিকভাবে সার্কিটের কোনও প্যারামিটার, এক্ষেত্রে জংশনের পর্বের পার্থক্যটি একক কোয়ান্টাম কণার মতো আচরণ করতে পারে। তারা ম্যাক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম মেকানিকাল টানেলিং এবং সার্কিটের পৃথক শক্তির স্তর উভয়ই পর্যবেক্ষণ করে একটি দুর্দান্ত ‘হ্যাঁ’ নিয়ে তাদের পরীক্ষাগুলি থেকে দূরে এসেছিল।
একক জোসেফসন জংশনের একটি পরিকল্পনামূলক চিত্রণ। এ এবং বি দুটি সুপারকন্ডাক্টর; সি একটি আল্ট্রাথিন অন্তরক। | ছবির ক্রেডিট: মিরেসেটি (সিসি বাই-এসএ)
একটি সুপারকন্ডাক্টরে, অনেক ইলেক্ট্রন জুটি বেঁধে এবং প্রতিরোধ ছাড়াই সরে যায়। একটি জোসেফসন জংশনে, প্রাসঙ্গিক পরিবর্তনশীল হ’ল সুপারকন্ডাক্টিং অর্ডার প্যারামিটারের পর্বের পার্থক্য। আলাদাভাবে বলতে গেলে, সুপারকন্ডাক্টিং অর্ডার প্যারামিটারটি একটি ম্যাক্রোস্কোপিক ভেরিয়েবল যা উপাদান ভাগে ট্রিলিয়ন ইলেক্ট্রন জোড়া এবং যা সিস্টেমটি বর্ণনা করে তা বর্ণনা করে। তত্ত্বটি ভবিষ্যদ্বাণী করে যে জংশনের মাধ্যমে স্রোতটি প্যারামিটারের মানের উপর নির্ভর করে এবং পর্বের পার্থক্যটি জংশন জুড়ে ভোল্টেজ অনুসারে সময়মতো বিকশিত হয়।
বিজ্ঞানীরা যখন জোসেফসন জংশনের মাধ্যমে একটি স্রোত প্রেরণ করেছিলেন, তারা দেখতে পেলেন যে এটি যদি যথেষ্ট ছোট হয় তবে জোড়যুক্ত ইলেক্ট্রনগুলির প্রবাহ স্থগিত করা হয়েছিল এবং সার্কিটটি কোনও ভোল্টেজ তৈরি করে না। ধ্রুপদী পদার্থবিজ্ঞানে, এই রাষ্ট্রটি কখনই পরিবর্তন হবে না: ইলেক্ট্রনগুলির প্রবাহ অবরুদ্ধ থাকবে। তবে কোয়ান্টাম বিশ্বে, স্রোতের হঠাৎ ফাঁদ থেকে টানেলিং এবং অন্যদিকে অবাধে প্রবাহিত হওয়ার একটি ছোট সুযোগ রয়েছে, যা একটি পরিমাপযোগ্য ভোল্টেজ তৈরি করে।
কেন সার্কিট ভঙ্গুর ছিল?
১৯৮০ এর দশকের গোড়ার দিকে, বেশ কয়েকটি গোষ্ঠী বর্তমানের পরিবর্তিত করে এবং জংশনটি ভোল্টেজ তৈরি করে এমন মানটি রেকর্ড করে এই টানেলিংয়ের সন্ধান করেছিল। যদি তাপীয় ওঠানামার কারণে ইলেক্ট্রন জোড়গুলি কেবল অন্যদিকে পালিয়ে যাচ্ছিল – পাহাড়ের ওপারে যথেষ্ট উত্তপ্ত হওয়ার মতোই – ডিভাইসকে শীতল করা উচিত ভোল্টেজ উত্পাদন করতে প্রয়োজনীয় স্রোতের পরিমাণ অবিচ্ছিন্নভাবে বাড়ানো উচিত। অন্যদিকে, যদি ইলেক্ট্রন জোড়াগুলি টানেলিং করে থাকে তবে ক্রসিংয়ের ওভার হারটি শেষ পর্যন্ত তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তন বন্ধ করে দেবে।
সহজ যদিও সেটআপটি ছিল, চ্যালেঞ্জটি ছিল সার্কিটকে প্রভাবিত করা এবং তাপমাত্রা-স্বতন্ত্র আচরণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ডেটা উত্পাদন থেকে বিপথগামী মাইক্রোওয়েভ বিকিরণকে রাখার ক্ষেত্রে। সুতরাং পরীক্ষকদের খুব যত্ন সহ পরিবেশগত শব্দকে হ্রাস এবং বৈশিষ্ট্যযুক্ত করা দরকার।
ক্লার্কের নেতৃত্বে বার্কলে দল, ডিভোরেট এবং মার্টিনিসের সাথে কাজ করে তাদের সেটআপটি নতুন করে ডিজাইন করে এই সমস্যাটি সমাধান করেছে যাতে বিপথগামী সংকেতগুলি হস্তক্ষেপ করতে পারে না। তারা অযাচিত মাইক্রোওয়েভগুলি ব্লক করতে বিশেষ ফিল্টার এবং শিল্ডিং ব্যবহার করে এবং পরীক্ষার প্রতিটি অংশকে অত্যন্ত ঠান্ডা এবং স্থিতিশীল রাখে। তারপরে তারা অজ্ঞানভাবে পাঠিয়েছিল তবে সার্কিটটি কীভাবে প্রতিক্রিয়া জানায় তা আলতো করে পরীক্ষা করার জন্য সুনির্দিষ্টভাবে সুর করা মাইক্রোওয়েভ ডালগুলি প্রেরণ করে, তাদের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলি সঠিকভাবে পরিমাপ করতে দেয়। যখন তারা অবশেষে সিস্টেমটিকে খুব কম তাপমাত্রায় ঠান্ডা করে, তারা দেখেছিল যে এর আচরণটি কোয়ান্টাম টানেলিং তত্ত্ব দ্বারা পূর্বাভাস দেওয়া সঠিক নিদর্শনগুলির সাথে মেলে।
সার্কিট কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি কীভাবে দেখায়?
গবেষকরাও এটি জানতে চেয়েছিলেন যে সার্কিটের আটকা পড়া রাষ্ট্রটি মসৃণ পরিসরের পরিবর্তে একটি কোয়ান্টাম স্টেপ – কোয়ান্টাম স্টেটের একটি বৈশিষ্ট্য – সাথে কোয়ান্টাম সিস্টেমের মতো আচরণ করেছে কিনা। তারা কারেন্টটি সামঞ্জস্য করার সময় জংশনে বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিগুলির মাইক্রোওয়েভগুলিকে জ্বলজ্বল করে। যখন ফ্রিকোয়েন্সিটি দুটি অনুমোদিত শক্তির স্তরের মধ্যে ব্যবধানটি ঠিক মেলে, তখন সার্কিট হঠাৎ তার আটকা পড়া অবস্থা থেকে আরও সহজেই পালিয়ে যায়। স্তরটি যত বেশি হবে তত দ্রুত এই পালানো ঘটেছে। এই নিদর্শনগুলি দেখিয়েছিল যে সার্কিটের সামগ্রিক অবস্থা কেবল স্থির শক্তির প্যাকেটগুলি গ্রহণ বা নির্গত করতে পারে, এটিও কীভাবে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের নিয়ম অনুসরণ করে একটি একক কণা আচরণ করবে। সংক্ষেপে, সামগ্রিকভাবে সার্কিটটি পরমাণুর মতো আচরণ করে।
একসাথে রাখুন, ফলাফল দুটি তথ্য প্রকাশ করেছে। প্রথমত, একটি ম্যাক্রোস্কোপিক বৈদ্যুতিক সার্কিট – যা আপনি খালি চোখ দিয়ে দেখতে পেলেন – যখন তার পরিবেশ থেকে পর্যাপ্তভাবে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায় তখন কোয়ান্টাম আচরণ প্রদর্শন করতে পারে। দ্বিতীয়ত, সেই সার্কিটের প্রাসঙ্গিক ম্যাক্রোস্কোপিক সমন্বয় কোয়ান্টাম মেকানিক্সের স্ট্যান্ডার্ড সরঞ্জামগুলি ব্যবহার করে বোঝা যায়।
একটি সুপারকন্ডাক্টরের ভিতরে কী ঘটে? | ছবির ক্রেডিট: জোহান জার্নেস্তাদ/দ্য রয়েল সুইডিশ একাডেমি অফ সায়েন্সেস
এই পরীক্ষাগুলি ম্যাক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম রাজ্যগুলি নিয়ন্ত্রণ এবং ‘পড়া’ করার জন্য একটি ব্যবহারিক পথের দিকেও ইঙ্গিত করেছিল-এই ক্ষেত্রে বাহ্যিক বর্তমান, দুর্বল মাইক্রোওয়েভ এবং বাহ্যিক বিকিরণ থেকে সার্কিটকে রক্ষা করার জন্য পর্যাপ্ত সুরক্ষা ব্যবহার করে-একটি যা ক্ষেত্রটিকে শক্ত-রাষ্ট্রীয় ডিভাইসগুলিতে নির্ভরযোগ্য কোয়ান্টাম পরিমাপ করার জন্য একটি টেম্পলেট দিয়েছে। ১৯৯০ এবং ২০০০ এর দশকে পরবর্তী কাজগুলি এই ধারণাগুলি প্রসারিত করে, সুপারকন্ডাক্টিং কুইটগুলি বিকাশ করে, মাইক্রোওয়েভ রেজোনেটরগুলিতে এম্বেড করে এবং তাদের সংহতি উন্নত করে (অর্থাত্ শব্দের দ্বারা ধ্বংস না করে তাদের কোয়ান্টাম রাজ্যগুলি বজায় রাখার ক্ষমতা)।
এই কাজের অ্যাপ্লিকেশনগুলি কী কী?
প্রযুক্তিগত অ্যাপ্লিকেশনগুলি একই পদার্থবিজ্ঞান থেকে প্রবাহিত হয়। জোসেফসন জংশন সহ একটি সার্কিট একটি পরমাণুর পরিমাণযুক্ত শক্তির মাত্রা নকল করতে তৈরি করা যেতে পারে; মাইক্রোওয়েভগুলি এই শক্তির স্তরের মধ্যে ঝাঁপিয়ে পড়তে সার্কিটটি চালাতে পারে; এবং সাবধানতার সাথে সার্কিটকে কোনও অনুরণকের সাথে সংযুক্ত করা কোনও অপারেটরকে বিরক্ত না করে সার্কিটের পরিবর্তনগুলি পরিমাপ করার অনুমতি দিতে পারে। এই আর্কিটেকচার, যা সার্কিট কোয়ান্টাম ইলেক্ট্রোডাইনামিক্স হিসাবে পরিচিত, এটি আজকের অনেক সুপার কন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম প্রসেসরের ভিত্তি।
(রেজোনেটরটি মাইক্রোওয়েভের জন্য প্রতিধ্বনি চেম্বারের মতো। যখন সার্কিটটি কোনও অনুরণকের সাথে মিলিত হয়, তখন দুজন একটি নিয়ন্ত্রিত উপায়ে শক্তি বিনিময় করতে পারে, বিজ্ঞানীদের অনুরণকের আচরণে পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ করে সার্কিটের রাষ্ট্রকে পরোক্ষভাবে পরিমাপ করতে দেয়))
ম্যাক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি শোষণকারী সুপারকন্ডাক্টিং সার্কিটগুলি এখন বেশ কয়েকটি উদীয়মান প্রযুক্তির কেন্দ্রীয়। এগুলি কোয়ান্টাম এম্প্লিফায়ার যা শব্দ যোগ না করে অত্যন্ত দুর্বল সংকেতগুলিকে বাড়িয়ে তোলে – গা dark ় পদার্থের জন্য যতটা অনুসন্ধানের জন্য ডায়াগনস্টিকগুলিতে একটি কার্যকর ক্ষমতা। এগুলি অসাধারণ নির্ভুলতার সাথে বর্তমান এবং ভোল্টেজ পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। এগুলি মাইক্রোওয়েভ-থেকে-অপটিক্যাল রূপান্তরকারী হতে পারে যা কোয়ান্টাম প্রসেসরগুলিকে ফাইবার-অপটিক নেটওয়ার্কগুলিতে লিঙ্ক করে। এগুলি কোয়ান্টাম সিমুলেটরগুলির উপাদান যা জটিল উপকরণ বা এমনকি রাসায়নিক বিক্রিয়া পরমাণুর দ্বারা এটিও দ্বারা ব্যবহৃত হয়।
শেষ পর্যন্ত, এই ডিভাইসগুলি দরকারী কারণ সার্কিটগুলির পর্যায়ের পার্থক্য এবং সুপারকন্টেন্ট বৃহত, পরিমাপযোগ্য পরিবর্তনগুলির সাথে এমনকি ছোট বাহ্যিক প্রভাবগুলিতে প্রতিক্রিয়া জানায়। বিজয়ীদের কাজ এই বাগটিকে একটি বৈশিষ্ট্যে পরিণত করেছে।
প্রকাশিত – অক্টোবর 07, 2025 07:24 পিএম হয়
