فزکس 2025 میں نوبل انعام: کوانٹم میکینکس مائیکرو سے میکرو تک

کوانٹم میکانکس کی دریافت کے ٹھیک 100 سال بعد، 2025 کے نوبل انعام برائے فزکس نے تین امریکی سائنسدانوں کو اعزاز سے نوازا جنہوں نے یہ ثابت کیا کہ کوانٹم ٹیکنالوجی کے لیے ایک نئے دور کا آغاز کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر عجیب کوانٹم اثرات مرتب ہو سکتے ہیں۔

رائل سویڈش اکیڈمی آف سائنسز نے 7 اکتوبر کو سٹاک ہوم، سویڈن میں ایک پریس کانفرنس میں سائنس دانوں جان کلارک، مشیل ایچ ڈیوریٹ اور جان ایم مارٹنیس کو اس سال کے فزکس کے نوبل انعام کے فاتحین کے طور پر اعلان کیا - تصویر: REUTERS

1925 میں، طبیعیات دان ہائزن برگ، شروڈنگر، اور ڈیرک نے کوانٹم میکانکس دریافت کی - ایک عجیب دریافت جو دنیا کو بدل دے گی۔

ٹھیک 100 سال بعد، طبیعیات کا 2025 کا نوبل انعام تین امریکی طبیعیات دانوں کو دیا گیا جنہوں نے کوانٹم ٹنلنگ اثر - ایک عجیب مائکروسکوپک کوانٹم اثر - میکروسکوپک دنیا میں لایا، جس سے بہت سے اہم ایپلی کیشنز کا آغاز ہوا۔

اس طرح سے جشن منانے کے قابل ہونا بہت اچھا ہے کہ صدیوں پرانے کوانٹم میکانکس نئی حیرتیں لاتے رہتے ہیں۔ یہ ناقابل یقین حد تک مفید بھی ہے، کیونکہ کوانٹم میکینکس تمام ڈیجیٹل ٹیکنالوجی کی بنیاد ہے۔

اولے ایرکسن (فزکس کے نوبل کمیٹی کے چیئرمین، خطاب کرتے ہوئے)

ٹنلنگ اثر کی اہم دریافت

نوبل کمیٹی کے اعلان کے مطابق تین امریکی طبیعیات دانوں، جان کلارک، مشیل ایچ ڈیوریٹ اور جان ایم مارٹنیس کو "میکروسکوپک کوانٹم ٹنلنگ اثرات اور برقی سرکٹس میں توانائی کی مقدار کی دریافت" کے لیے طبیعیات کا 2025 کا نوبل انعام دیا گیا۔

اس سال کا انعام ان تجربات کی ایک سیریز کا اعزاز دیتا ہے جو انہوں نے 1984 اور 1985 میں سپر کنڈکٹنگ سرکٹس پر کیے تھے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ "سرنگ" - رکاوٹوں سے گزرنے والے ذرات کا رجحان جو صرف کوانٹم میکانکس میں ہو سکتا ہے - پہلے کے خیال سے کہیں زیادہ بڑے پیمانے پر ہو سکتا ہے۔

پروفیسر جان کلارک، جنہوں نے 1968 میں کیمبرج یونیورسٹی سے پی ایچ ڈی کی ڈگری حاصل کی، 1969 سے یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، برکلے میں فزکس کے پروفیسر ہیں۔ وہ اس وقت یونیورسٹی کے گریجویٹ اسکول میں پروفیسر ایمریٹس ہیں۔

مشیل ایچ ڈیوریٹ، پیرس میں پیدا ہوئے اور وہیں ڈاکٹریٹ کی ڈگری حاصل کرنے والے، ییل یونیورسٹی کے ییل کوانٹم انسٹی ٹیوٹ میں اپلائیڈ فزکس کے پروفیسر ایمریٹس ہیں۔

جان ایم مارٹنیس نے یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، برکلے سے پی ایچ ڈی کی ڈگری حاصل کی۔ یونیورسٹی میں پڑھانے کے بعد، اس نے حال ہی میں گوگل کے کوانٹم اے آئی گروپ کے ساتھ کام کیا۔

1980 کی دہائی کے وسط میں، مسٹر ڈیوریٹ نے اپنے ڈاکٹریٹ کے طالب علم مارٹنیس کے ساتھ مسٹر کلارک کے تحقیقی گروپ میں پوسٹ ڈاکٹریٹ محقق کے طور پر شمولیت اختیار کی۔ ایک ساتھ، انہوں نے میکروسکوپک سطح پر کوانٹم ٹنلنگ اثر کا مظاہرہ کرنے کے چیلنج کو قبول کیا۔

اپنے تجربات میں، تینوں سائنسدانوں نے سپر کنڈکٹرز سے سرکٹس بنائے جو بغیر کسی مزاحمت کے برقی رو چلا سکتے ہیں۔ سرکٹ کی خصوصیات کو موافقت اور پیمائش کرکے، وہ واقع ہونے والے مظاہر کو کنٹرول کرسکتے ہیں۔ سپر کنڈکٹر سے گزرنے والے چارج شدہ ذرات نے ایک ایسا نظام تشکیل دیا جس نے ایسا برتاؤ کیا جیسے وہ پورے سرکٹ کو بھرنے والا واحد ذرہ ہو۔

ذرات کا یہ نظام ابتدائی طور پر ایسی حالت میں ہے جہاں کرنٹ بغیر وولٹیج کے بہتا ہے، گویا کہ کسی ناقابل تسخیر رکاوٹ کے ذریعے مسدود کر دیا گیا ہو۔

تجربے میں، نظام نے کوانٹم ٹنلنگ اثر کے ذریعے اس حالت سے نکل کر کوانٹم خصوصیات کا مظاہرہ کیا۔ تینوں سائنسدانوں نے یہ بھی ظاہر کیا کہ نظام کو مقدار کے مطابق بنایا گیا تھا، یعنی یہ صرف مخصوص مقدار میں توانائی کو جذب یا خارج کرتا ہے۔

کوانٹم مکینیکل ٹنلنگ اثر کی مثال: ایک گیند کو دیوار پر پھینکیں، اور یہ واپس اچھال جاتی ہے۔ لیکن ایک خوردبینی ذرہ پھینک دیں، اور یہ دیوار سے گزر جاتا ہے۔ یہ اثر عام طور پر ذرات کے ایک بڑے گروپ کے لیے کم ہو جاتا ہے، یہی وجہ ہے کہ ہم روزمرہ زندگی میں کبھی بھی کسی کو دیوار سے گزرتے ہوئے نہیں دیکھتے۔

کوانٹم ٹیکنالوجی کی راہ ہموار کرنا

کوانٹم میکانکس کی تفہیم کے لیے تجربے کے اہم نتائج ہیں۔ اس سے پہلے، میکروسکوپک کوانٹم مکینیکل اثرات میں بہت سے خوردبینی ذرات شامل تھے جو مظاہر پیدا کرنے کے لیے مل کر جیسے لیزر، سپر کنڈکٹرز، اور سپر فلوئڈز۔ تاہم، اس سال کے تین نوبل انعام یافتہ طبیعیات دانوں کے تجربات نے براہ راست میکروسکوپک اثر پیدا کیا۔

اس قسم کی میکروسکوپک کوانٹم حالت ایسے تجربات کے لیے نئی صلاحیتیں کھولتی ہے جو خوردبینی دنیا پر حکومت کرنے والے مظاہر کا استحصال کرتے ہیں۔ اسے بڑے پیمانے پر مصنوعی ایٹم کی ایک قسم کے طور پر سوچا جا سکتا ہے، جو دوسرے کوانٹم سسٹمز کے مطالعہ میں نقل کرنے اور مدد کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

ایک اہم ایپلی کیشن کوانٹم کمپیوٹر تھا جسے مارٹنیس نے بعد میں لاگو کیا۔ اس نے بالکل وہی توانائی کی مقدار کا استعمال کیا جس کا اس نے اور اس کے دو شریک نوبل انعام یافتہ افراد نے مظاہرہ کیا تھا، کوانٹم بٹس یا کوانٹم بٹس کے طور پر کوانٹم سٹیٹس والے سرکٹس کا استعمال کرتے ہوئے سب سے کم انرجی سٹیٹ 0 اور زیادہ 1 ہوتی ہے۔

سپر کنڈکٹنگ سرکٹس کوانٹم کمپیوٹر بنانے کی کوششوں میں تلاش کی جانے والی تکنیکوں میں سے ایک ہیں۔ مارٹنیس 2014 سے 2020 تک گوگل کے کوانٹم کمپیوٹنگ ریسرچ گروپ کے سربراہ تھے۔

مسٹر کلارک نے کہا کہ ان کی تحقیق نے موبائل فون کی پیدائش جیسی تکنیکی ترقی کی راہ ہموار کرنے میں مدد کی ہے۔ نوبل کمیٹی نے بھی تصدیق کی: "آج کوئی ایسی جدید ٹیکنالوجی نہیں ہے جو کوانٹم میکینکس پر مبنی نہ ہو، بشمول: موبائل فون، کیمرے... اور فائبر آپٹک کیبلز"۔

جب فزکس اور کیمسٹری کوانٹم "سرنگ" میں ملتے ہیں

فزکس کا 2025 کا نوبل انعام تین سائنسدانوں کو 40 سال قبل کوانٹم میکینکس میں ان کی دریافتوں پر دیا گیا تھا۔ یہ نتیجہ زیادہ حیران کن نہیں ہے، کیونکہ یونیسکو نے 2025 کو کوانٹم سائنس اور ٹیکنالوجی کے بین الاقوامی سال کے طور پر منتخب کیا ہے۔

نوبل کمیٹی نے کہا: "کوانٹم میکینکس تمام ڈیجیٹل ٹیکنالوجی کی بنیاد ہے… ان کے تجربات نے کوانٹم اصولوں پر مبنی نئی تکنیکی ترقی کی بنیاد رکھی"۔

ان تینوں طبیعیات دانوں نے سرنگ کا اثر دریافت کیا اور برقی سرکٹس میں توانائی کی چھلانگ کا تعین کیا۔ بہت سے کیمیائی رد عمل کی وضاحت میں جلد ہی سرنگ کا اثر ایک مرکزی تصور بن گیا۔

اس کا محض تصور کیا جا سکتا ہے جیسے ہائی وان پاس سے گزرتے وقت: ری ایکٹنٹس کو اکثر بہت زیادہ توانائی کے ساتھ "پاس پر چڑھنا" پڑتا ہے، لیکن بعض اوقات وہ ردعمل پیدا کرنے کے لیے توانائی کی رکاوٹ کو تیزی سے عبور کرتے ہوئے "سرنگ سے گزرتے ہیں"۔

کیمیکل کینیٹکس کی نصابی کتابوں میں یونیورسٹی کی سطح پر ٹنلنگ پڑھائی جاتی ہے، اور رد عمل کی شرح مستقل کا حساب لگاتے وقت کوانٹم طریقوں سے ماڈلنگ کی جاتی ہے۔ طبیعیات اور کیمسٹری، ایک بار پھر، حیرت انگیز طور پر مرکب.

پروفیسر Nguyen Minh Tho - KU Leuven یونیورسٹی، بیلجیم میں اعزازی پروفیسر

واپس موضوع پر

ڈاکٹر نگوین ٹرنگ ڈین

ماخذ: https://tuoitre.vn/nobel-vat-ly-2025-co-hoc-luong-tu-tu-vi-mo-den-vi-mo-20251007222830181.htm