ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റ്: ഐൻസ്റ്റൈനെ പോലും അമ്പരപ്പിച്ച പ്രപഞ്ചരഹസ്യം
ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റ്: ഐൻസ്റ്റൈനെ പോലും അമ്പരപ്പിച്ച പ്രപഞ്ചരഹസ്യം
ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ ഏറ്റവും അത്ഭുതകരവും സങ്കീർണ്ണവുമായ പ്രതിഭാസങ്ങളിലൊന്നാണ് ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റ് (Quantum Entanglement). നമ്മൾ കാണുന്ന ബാഹ്യപ്രപഞ്ചത്തിലെ നിയമങ്ങളല്ല അണുവിനേക്കാൾ ചെറിയ ക്വാണ്ടം ലോകത്ത് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. രണ്ട് കണികകൾ തമ്മിൽ എത്ര അകലത്തിലായാലും — അത് മില്ലീമീറ്ററുകൾ ആകട്ടെ, അല്ലെങ്കിൽ പ്രകാശവർഷങ്ങൾക്കപ്പുറമുള്ള രണ്ട് ഗാലക്സികളിൽ ആകട്ടെ — അവയുടെ ഭൗതിക അവസ്ഥകൾ തൽക്ഷണം പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന അവസ്ഥയെയാണ് ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റ് എന്ന് വിളിക്കുന്നത്.
എന്താണ് ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റ്?
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് അനുസരിച്ച്, സബ്-ആറ്റോമിക് കണങ്ങളായ ഇലക്ട്രോണുകൾ, ഫോട്ടോണുകൾ എന്നിവയ്ക്ക് ചില പ്രത്യേക സന്ദർഭങ്ങളിൽ പരസ്പരം അവിഭാജ്യമായി ബന്ധപ്പെടാൻ സാധിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരേ സ്രോതസ്സിൽ നിന്ന് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന രണ്ട് ഫോട്ടോണുകളെ സങ്കൽപ്പിക്കുക. ഇവ എൻടാംഗിൾഡ് ആണെങ്കിൽ, ഒരു കണികയുടെ കറക്കം (Spin) മുകളിലേക്കാണെങ്കിൽ (Spin Up), രണ്ടാമത്തെ കണികയുടേത് തീർച്ചയായും താഴേക്കായിരിക്കും (Spin Down).
ഇവിടെ ശ്രദ്ധേയമായ കാര്യം, നാം അളക്കുന്നത് വരെ ഈ രണ്ട് കണികകളുടെയും സ്പിൻ എന്താണെന്ന് തീരുമാനിക്കപ്പെടുന്നില്ല എന്നതാണ് (സൂപ്പർപൊസിഷൻ അവസ്ഥ). എന്നാൽ, ഒരു കണികയെ നിരീക്ഷിച്ച് അതിന്റെ സ്പിൻ നമ്മൾ അളക്കുന്ന അതേ നിമിഷം തന്നെ, പ്രകാശവേഗതയെക്കാൾ വേഗത്തിൽ രണ്ടാമത്തെ കണിക അതിന്റെ വിപരീത അവസ്ഥ സ്വീകരിക്കുന്നു.
ഐൻസ്റ്റൈന്റെ എതിർപ്പും ‘ഇ.പി.ആർ’ പാരഡോക്സും
ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈന് ഈ ആശയത്തോട് ഒട്ടും യോജിപ്പുണ്ടായിരുന്നില്ല. പ്രകാശവേഗതയേക്കാൾ വേഗത്തിൽ വിവരങ്ങൾ കൈമാറാൻ കഴിയില്ലെന്ന തന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന് (General Theory of Relativity) ഇത് എതിരാണെന്ന് അദ്ദേഹം കരുതി. അതിനാൽ ഈ പ്രതിഭാസത്തെ ‘Spooky action at a distance’ (ദൂരത്തുനിന്നുള്ള പ്രേതബാധ പോലുള്ള പ്രവർത്തനം) എന്ന് അദ്ദേഹം പരിഹാസപൂർവ്വം വിശേഷിപ്പിച്ചു.
1935-ൽ ഐൻസ്റ്റൈൻ, ബോറിസ് പൊഡോൾസ്കി, നഥാൻ റോസൻ എന്നിവർ ചേർന്ന് ‘EPR Paradox’ എന്ന പേരിൽ ഒരു പ്രബന്ധം അവതരിപ്പിച്ചു. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് അപൂർണ്ണമാണെന്നും, കണികകളിൽ മുൻകൂട്ടി നിർണ്ണയിക്കപ്പെട്ട ചില ‘രഹസ്യ മാറ്റങ്ങൾ’ (Hidden Variables) ഉണ്ടെന്നും അവർ വാദിച്ചു.
ബെല്ലിന്റെ സിദ്ധാന്തവും പരീക്ഷണ തെളിവുകളും
1964-ൽ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജോൺ സ്റ്റുവർട്ട് ബെൽ (John Stewart Bell) ഐൻസ്റ്റൈന്റെ വാദം തെറ്റാണോ എന്ന് പരിശോധിക്കാൻ ഒരു ഗണിതശാസ്ത്ര സമവാക്യം രൂപീകരിച്ചു. ഇതാണ് ‘ബെൽസ് ഇനികൊവാളിറ്റി’ (Bell’s Inequality) എന്നറിയപ്പെടുന്നത്.
പിന്നീട് 1970-കളിലും 80-കളിലും അലെയ്ൻ ആസ്പെക്ട് (Alain Aspect), ജോൺ ക്ലോസർ (John Clauser), ആന്റൺ സൈലിംഗർ (Anton Zeilinger) എന്നിവർ നടത്തിയ വിപ്ലവാത്മകമായ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റ് യാഥാർത്ഥ്യമാണെന്ന് തെളിഞ്ഞു. ഐൻസ്റ്റൈൻ പറഞ്ഞ ഹിഡൻ വേരിയബിളുകൾ ഇല്ലെന്നും, പ്രപഞ്ചം നമ്മൾ കരുതുന്നതുപോലെ ‘ലോക്കൽ’ അല്ലെന്നും സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെട്ടു. ഈ കണ്ടെത്തലിനാണ് 2022-ൽ ഇവർക്ക് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചത്.
ഭാവി സാങ്കേതികവിദ്യകളിലെ വിപ്ലവം
ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റ് വെറുമൊരു സൈദ്ധാന്തിക ആശയമല്ല, മറിച്ച് ഭാവിയിലെ പല അത്യാധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെയും അടിത്തറയാണ്:
- ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ്: സാധാരണ കമ്പ്യൂട്ടറുകൾക്ക് ആയിരക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾ വേണ്ടിവരുന്ന കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നിമിഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ ചെയ്യാൻ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ സഹായിക്കുന്നത് എൻടാംഗിൾമെന്റാണ്.
- ക്വാണ്ടം ക്രിപ്റ്റോഗ്രാഫി: വിവരങ്ങൾ പൂർണ്ണമായും സുരക്ഷിതമായി കൈമാറാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം എൻക്രിപ്ഷൻ ചോർത്താൻ ശ്രമിച്ചാൽ സന്ദേശം തൽക്ഷണം നശിച്ചുപോകും.
- ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷൻ: ദ്രവ്യത്തെ നേരിട്ട് അയക്കാതെ, ഒരു കണികയുടെ ക്വാണ്ടം വിവരങ്ങൾ മറ്റൊരു സ്ഥലത്തേക്ക് തൽക്ഷണം കൈമാറുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ.
നമ്മുടെ ദൈനംദിന അനുഭവങ്ങൾക്ക് തീർത്തും വിപരീതമാണ് ക്വാണ്ടം ലോകം. പ്രപഞ്ചത്തിലെ സമയാസമയങ്ങളിലെ ബന്ധങ്ങളെയും സ്പേസ്-ടൈം ഘടനയെയും കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണകളെ ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റ് തിരുത്തിക്കുറിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. പ്രപഞ്ചം നമ്മൾ കാണുന്നതിനേക്കാൾ വളരെ ആഴത്തിൽ പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നതിന്റെ തെളിവാണ് ഈ അത്ഭുത പ്രതിഭാസം.
അറിവ് പരിശോധിക്കാം (Test Your Knowledge)
1. ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റിനെ ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈൻ വിശേഷിപ്പിച്ചത് എങ്ങനെയാണ്?
ഉത്തരം കാണുക (Show Answer)
‘Spooky action at a distance’ (ദൂരത്തുനിന്നുള്ള പ്രേതബാധ പോലുള്ള പ്രവർത്തനം) എന്ന് വിശേഷിപ്പിച്ചു.
2. ക്വാണ്ടം എൻടാംഗിൾമെന്റ് പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ തെളിയിച്ചതിന് 2022-ൽ നോബൽ സമ്മാനം നേടിയ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആരൊക്കെയാണ്?
ഉത്തരം കാണുക (Show Answer)
അലെയ്ൻ ആസ്പെക്ട് (Alain Aspect), ജോൺ ക്ലോസർ (John Clauser), ആന്റൺ സൈലിംഗർ (Anton Zeilinger).
3. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിലെ ഹിഡൻ വേരിയബിൾ വാദങ്ങളെ പരിശോധിക്കാൻ ജോൺ ബെൽ വികസിപ്പിച്ച സമവാക്യം ഏതാണ്?
ഉത്തരം കാണുക (Show Answer)
ബെൽസ് ഇനികൊവാളിറ്റി (Bell’s Inequality).