குவாண்டம் நரம்பியல் பற்றி நீங்கள் ஏன் கவலைப்பட வேண்டும்

நீங்கள் கேள்விப்படாவிட்டால், குவாண்டம் விஞ்ஞானம் இப்போது வெண்மையாக இருக்கிறது, கற்பனை செய்யமுடியாத சக்திவாய்ந்த குவாண்டம் கணினிகள், அதி-திறமையான குவாண்டம் தொடர்பு மற்றும் குவாண்டம் குறியாக்கத்தின் மூலம் வெல்லமுடியாத இணைய பாதுகாப்பு பற்றிய உற்சாகமான பேச்சு.

ஏன் அனைத்து ஹைப்?

எளிமையாகச் சொல்வதானால், குவாண்டம் விஞ்ஞானம் அன்றாட அறிவியலின் மூலம் நாம் பழக்கமாகிவிட்ட குழந்தை படிகளுக்குப் பதிலாக மாபெரும் முன்னேற்றத்தை உறுதிப்படுத்துகிறது. உதாரணமாக, அன்றாட அறிவியல், ஒவ்வொரு 2-3 வருடங்களுக்கும் இருமடங்காக இருக்கும் புதிய கணினிகளை நமக்கு வழங்குகிறது, அதேசமயம் குவாண்டம் அறிவியல் பலவற்றைக் கொண்ட கணினிகளுக்கு உறுதியளிக்கிறது டிரில்லியன் முறை இன்று கிடைக்கும் மிகவும் தசைநார் கணினியை விட அதிக சக்தி.

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், குவாண்டம் விஞ்ஞானம் வெற்றிகரமாக இருந்தால், தொழில்நுட்பத்தில் நில அதிர்வு மாற்றத்தை உருவாக்கும், இது இணையம் அல்லது ஸ்மார்ட்போன்கள் செய்ததை விட இன்னும் ஆழமான வழிகளில் உலகத்தை நாம் அறிந்தபடி மாற்றியமைக்கும்.

குவாண்டம் அறிவியலின் மூச்சடைக்கக்கூடிய சாத்தியக்கூறுகள் அனைத்தும் ஒரு எளிய உண்மையிலிருந்து எழுகின்றன: குவாண்டம் நிகழ்வுகள் "கிளாசிக்கல்" (சாதாரண) நிகழ்வுகள் எதைச் சாதிக்க முடியும் என்பதைக் கட்டுப்படுத்தும் விதிகளை முற்றிலுமாக உடைக்கின்றன.

குவாண்டம் விஞ்ஞானம் சாத்தியமில்லாததை திடீரென்று சாத்தியமாக்கும் இரண்டு எடுத்துக்காட்டுகள், குவாண்டம் சூப்பர் பொசிஷன் மற்றும் குவாண்டம் சிக்கல்.

முதலில் குவாண்டம் சூப்பர் போசிஷனை சமாளிப்போம்.

சாதாரண உலகில், பேஸ்பால் போன்ற ஒரு பொருள் ஒரே நேரத்தில் ஒரே இடத்தில் மட்டுமே இருக்க முடியும். ஆனால் குவாண்டம் உலகில், எலக்ட்ரான் போன்ற ஒரு துகள் எண்ணற்ற இடங்களை ஆக்கிரமிக்க முடியும் அதே நேரத்தில், இயற்பியலாளர்கள் பல மாநிலங்களின் ஒரு சூப்பர் போசிஷன் என்று அழைக்கப்படுகிறார்கள். எனவே குவாண்டம் உலகில், ஒரு விஷயம் சில நேரங்களில் பலவிதமான விஷயங்களைப் போல நடந்து கொள்கிறது.

இப்போது பேஸ்பால் ஒப்புமையை இன்னும் கொஞ்சம் விரிவாக்குவதன் மூலம் குவாண்டம் சிக்கலை ஆராய்வோம். சாதாரண உலகில், லாஸ் ஏஞ்சல்ஸ் மற்றும் பாஸ்டனில் உள்ள முக்கிய லீக் ஸ்டேடியங்களில் இருண்ட லாக்கர்களில் அமர்ந்திருக்கும் இரண்டு பேஸ்பால்ஸ் ஒருவருக்கொருவர் முற்றிலும் சுயாதீனமானவை, அதாவது ஒரு பேஸ்பால் பார்க்க நீங்கள் சேமிப்பு லாக்கர்களில் ஒன்றைத் திறந்தால், மற்ற பேஸ்பால் எதுவும் நடக்காது 3,000 மைல் தொலைவில் உள்ள இருண்ட சேமிப்பு லாக்கரில். ஆனால் குவாண்டம் உலகில், ஃபோட்டான்கள் போன்ற இரண்டு தனித்தனி துகள்கள் முடியும் ஒரு ஃபோட்டானை ஒரு டிடெக்டருடன் உணரும் செயல் உடனடியாக மற்ற ஃபோட்டானை, எவ்வளவு தொலைவில் இருந்தாலும், ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையை எடுத்துக் கொள்ளும்படி கட்டாயப்படுத்துகிறது.

இத்தகைய சிக்கலானது குவாண்டம் பிரபஞ்சத்தில், தனித்துவமான நிறுவனங்கள் எவ்வளவு தொலைவில் இருந்தாலும், பல தனித்துவமான நிறுவனங்கள் சில நேரங்களில் ஒற்றை நிறுவனமாக செயல்படக்கூடும் என்பதாகும்.

இது ஒரு பேஸ்பால் நிலையை மாற்றுவதற்கு சமமானதாகும் - அதாவது, ஒரு சேமிப்பக லாக்கரின் மேல் மற்றும் கீழ் அலமாரியில் இருக்கும்படி கட்டாயப்படுத்துகிறது - வெறுமனே 3,000 மைல் தொலைவில் உள்ள ஒரு சேமிப்பு லாக்கரைத் திறந்து முழுவதுமாகப் பார்ப்பதன் மூலம் வெவ்வேறு பேஸ்பால்.

இந்த "சாத்தியமற்றது" நடத்தைகள் குவாண்டம் நிறுவனங்களை சாத்தியமற்றது, எடுத்துக்காட்டாக, கணினிகளுடன் செய்ய சிறந்ததாக ஆக்குகின்றன. சாதாரண கணினிகளில் சேமிக்கப்பட்ட பிட் தகவல் பூஜ்ஜியம் அல்லது ஒன்று, ஆனால் ஒரு குவாண்டம் கணினியில் ஒரு கியூபிட் (குவாண்டம் பிட்) எனப்படும் சேமிக்கப்பட்ட பிட் பூஜ்ஜியம் மற்றும் ஒரே நேரத்தில் ஒன்றாகும். எனவே, 8 பிட்கள் கொண்ட ஒரு எளிய மெமரி ஸ்டோரில் 0 முதல் 255 வரை எந்த தனிப்பட்ட எண்ணையும் கொண்டிருக்க முடியும் (2 ^ 8 = 256) 8 கியூபிட்டுகளின் நினைவகம் 2 ^ 8 = 256 ஐ சேமிக்க முடியும் தனி எண்கள் ஒரே நேரத்தில்! அதிவேகமாக அதிகமான தகவல்களைச் சேமிக்கும் திறன் என்னவென்றால், குவாண்டம் கணினிகள் செயலாக்க சக்தியில் குவாண்டம் பாய்ச்சலை ஏன் உறுதிப்படுத்துகின்றன.

மேலே உள்ள எடுத்துக்காட்டில், ஒரு குவாண்டம் கணினியில் 8 பிட் நினைவகம் 0 முதல் 255 வரை 256 எண்களை ஒரே நேரத்தில் சேமிக்கிறது, அதே நேரத்தில் ஒரு சாதாரண கணினியில் 8 பிட் நினைவகம் ஒரே நேரத்தில் 0 மற்றும் 255 க்கு இடையில் 1 எண்ணை மட்டுமே சேமிக்கிறது. இப்போது 24 பிட் குவாண்டம் நினைவகத்தை (2 ^ 24 = 16,777,216) கற்பனை செய்து பாருங்கள், இது எங்கள் முதல் நினைவகத்தை விட 3 மடங்கு அதிக க்யூபிட்களைக் கொண்டது: இது ஒரு பெரிய சேமிப்பைச் செய்ய முடியும் ஒரே நேரத்தில் 16,777,216 வெவ்வேறு எண்கள்!

இது குவாண்டம் அறிவியல் மற்றும் நியூரோபயாலஜியின் குறுக்குவெட்டுக்கு நம்மை அழைத்துச் செல்கிறது. மனித மூளை இன்று கிடைக்கக்கூடிய எந்த கணினியையும் விட மிகவும் சக்திவாய்ந்த செயலி: குவாண்டம் கணினிகள் செய்யும் அதே வழியில் குவாண்டம் விந்தை பயன்படுத்துவதன் மூலம் இந்த அற்புதமான சக்தியை இது அடைகிறதா?

மிக அண்மையில் வரை, அந்த கேள்விக்கு இயற்பியலாளர்களின் பதில் ஒரு “இல்லை”

சூப்பர்போசிஷன் போன்ற குவாண்டம் நிகழ்வுகள் அந்த நிகழ்வுகளை சுற்றியுள்ள சூழலில் இருந்து தனிமைப்படுத்துவதை நம்பியுள்ளன, குறிப்பாக சுற்றுச்சூழலில் வெப்பம் இயக்கத்தில் துகள்களை அமைக்கிறது, சூப்பர்-பொசிஷன் அட்டைகளின் ஹைப்பர்-மென்மையான குவாண்டம் வீட்டை வருத்தப்படுத்துகிறது மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட துகள் புள்ளி A அல்லது புள்ளி B ஐ ஆக்கிரமிக்க கட்டாயப்படுத்துகிறது , ஆனால் இரண்டும் ஒரே நேரத்தில்.

எனவே, விஞ்ஞானிகள் குவாண்டம் நிகழ்வுகளைப் படிக்கும்போது, ​​அவர்கள் சுற்றியுள்ள சூழலில் இருந்து அவர்கள் படிக்கும் பொருளை தனிமைப்படுத்த அதிக முயற்சி செய்கிறார்கள், வழக்கமாக அவர்களின் சோதனைகளில் வெப்பநிலையை கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜியமாகக் குறைப்பதன் மூலம்.

ஆனால் குவாண்டம் சூப்பர்போசிஷனை நம்பியிருக்கும் சில உயிரியல் செயல்முறைகள் சாதாரண வெப்பநிலையில் நிகழ்கின்றன என்பதற்கான சான்றுகள் தாவர உடலியல் உலகில் இருந்து பெருகி வருகின்றன, இது கற்பனை செய்யமுடியாத விசித்திரமான குவாண்டம் இயக்கவியலின் உலகம் உண்மையில் நம்முடைய பிற உயிரியல் அமைப்புகளின் அன்றாட வேலைகளில் ஊடுருவக்கூடும். நரம்பு அமைப்புகள்.

எடுத்துக்காட்டாக, மே 2018 இல், இயற்பியலாளர் தாமஸ் லா கோர் ஜான்சனை உள்ளடக்கிய க்ரோனிங்கன் பல்கலைக்கழகத்தின் ஒரு ஆராய்ச்சி குழு, தாவரங்கள் மற்றும் சில ஒளிச்சேர்க்கை பாக்டீரியாக்கள் சூரிய ஒளியை உறிஞ்சுவதன் மூலம் சூரிய ஒளியை பயன்படுத்தக்கூடிய ஆற்றலாக மாற்றுவதில் கிட்டத்தட்ட 100% செயல்திறனை அடைகின்றன என்பதற்கான ஆதாரங்களைக் கண்டறிந்தன. ஒளி-கைப்பற்றும் மூலக்கூறுகள் ஆலைக்குள் ஒப்பீட்டளவில் நீண்ட தூரங்களில் பரவியிருக்கும் உற்சாகமான மற்றும் உற்சாகமில்லாத குவாண்டம் நிலைகளில் ஒரே நேரத்தில் உள்ளன, இதனால் ஒளி-உற்சாகமான எலக்ட்ரான்கள் மூலக்கூறுகளிலிருந்து மிகவும் திறமையான பாதையை கண்டுபிடிக்க அனுமதிக்கிறது. ஆலை உருவாக்கப்பட்டது.

பரிணாமம், மிகவும் ஆற்றல் வாய்ந்த வாழ்க்கை வடிவங்களை வடிவமைப்பதற்கான அதன் இடைவிடாத தேடலில், உயிரியலின் சூடான, ஈரமான சூழலில் பயனுள்ள குவாண்டம் விளைவுகள் ஏற்படாது என்ற இயற்பியலாளர்களின் நம்பிக்கையை புறக்கணித்ததாகத் தெரிகிறது.

தாவர உயிரியலில் குவாண்டம் விளைவுகளின் கண்டுபிடிப்பு குவாண்டம் உயிரியல் எனப்படும் முற்றிலும் புதிய அறிவியல் துறைக்கு வழிவகுத்துள்ளது. கடந்த சில ஆண்டுகளில், குவாண்டம் உயிரியலாளர்கள் சில பறவைகளின் பார்வையில் (பறவைகள் இடம்பெயர்வின் போது செல்லவும்), மற்றும் மனிதர்களில் வாசனை ஏற்பிகளை செயல்படுத்துவதில் காந்தப்புல உணர்வில் குவாண்டம் இயந்திர பண்புகள் இருப்பதற்கான ஆதாரங்களை கண்டுபிடித்துள்ளனர். மனித விழித்திரையில் உள்ள ஒளிமின்னழுத்திகள் ஒற்றை குவாண்டா ஒளி ஆற்றலைக் கைப்பற்றுவதிலிருந்து மின் சமிக்ஞைகளை உருவாக்கும் திறன் கொண்டவை என்பதையும் பார்வை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டுபிடித்துள்ளனர்.

பரிணாம வளர்ச்சியும் நம் மூளையை பயன்படுத்தக்கூடிய ஆற்றலை உருவாக்குவதிலோ அல்லது நியூரான்களிடையே தகவல்களை பரப்புவதிலும் சேமிப்பதிலும் மிகைப்படுத்தியதா?

நரம்பியல் விஞ்ஞானிகள் இந்த சாத்தியத்தை ஆராய்வதற்கான ஆரம்பத்திலேயே இருக்கிறார்கள், ஆனால் குவாண்டம் நரம்பியல் அறிவியலின் புதிய துறையைப் பற்றி நான் உற்சாகமாக இருக்கிறேன், ஏனெனில் இது மூளையைப் பற்றிய நமது புரிதலில் தாடை-கைவிடுதல் முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும்.

நான் இதைச் சொல்கிறேன், ஏனென்றால் ஒரு குறிப்பிட்ட முன்னேற்றம் ஏற்படுவதற்கு முன்பு, நம்பமுடியாத வித்தியாசமாக ஒலிக்கும் கருத்துக்களிலிருந்து மிகப்பெரிய முன்னேற்றங்கள் எப்போதுமே வந்துள்ளன என்பதை அறிவியலின் வரலாறு நமக்குக் கற்பிக்கிறது. விண்வெளியும் நேரமும் உண்மையில் ஒரே விஷயம் (பொது சார்பியல்) என்பது ஐன்ஸ்டீனின் கண்டுபிடிப்பு ஒரு எடுத்துக்காட்டு, மனிதர்கள் அதிக பழமையான வாழ்க்கை வடிவங்களிலிருந்து பரிணாமம் அடைந்தனர் என்று டார்வின் கண்டுபிடித்தது மற்றொரு விஷயம். நிச்சயமாக, பிளாங்க், ஐன்ஸ்டீன் மற்றும் போரின் குவாண்டம் இயக்கவியலை முதன்முதலில் கண்டுபிடித்தது இன்னொன்று.

இவை அனைத்தும் நரம்பியல் அறிவியலில் நாளைய விளையாட்டு மாற்றங்களின் பின்னணியில் உள்ள கருத்துக்கள், இன்று பெரும்பாலான மக்களுக்கு மிகவும் வழக்கத்திற்கு மாறானவை மற்றும் சாத்தியமற்றவை என்று தோன்றும்.

இப்போது, ​​மூளையில் குவாண்டம் உயிரியல் வித்தியாசமாகவும், சாத்தியமற்றதாகவும் இருப்பதால், நரம்பியல் அறிவியலில் அடுத்த மாபெரும் பாய்ச்சலின் மூலமாக அது தானாகவே தகுதி பெறாது. ஆனால் வாழ்க்கை முறைகளில் குவாண்டம் விளைவுகளைப் பற்றிய ஆழமான புரிதல் நமது மூளை மற்றும் நரம்பு மண்டலங்களைப் பற்றிய முக்கியமான புதிய நுண்ணறிவுகளைத் தரும், வேறு எந்த காரணமும் இல்லாவிட்டால், ஒரு குவாண்டம் பார்வையை கடைப்பிடிப்பது நரம்பியல் விஞ்ஞானிகள் விசித்திரமான மற்றும் அற்புதமான இடங்களை அவர்கள் இதற்கு முன்பு விசாரிப்பதாக கருதவில்லை.

புலனாய்வாளர்கள் அந்த விசித்திரமான மற்றும் அற்புதமான நிகழ்வுகளைப் பார்க்கும்போது, ​​அந்த நிகழ்வுகள், துகள் இயற்பியலில் சிக்கித் தவிக்கும் உறவினர்களைப் போலவே, அவற்றையும் திரும்பிப் பார்க்கக்கூடும்!