സസ്യങ്ങളും ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിങ്ങും തമ്മിൽ എന്തു ബന്ധം ?

Read Time:11 Minute

ജ്യോത്സ്‍ന കളത്തേര

ഗവേഷണ വിദ്യാർത്ഥി, ഇന്ത്യൻ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് സയൻസ് (IISc), ബംഗളൂരു

ലൂക്ക എഡിറ്റോറിയൽ ബോർഡ് അംഗം

2007ൽ നടന്ന ഒരു സംഭവത്തില്‍ തുടങ്ങാം. അമേരിക്കയിലെ ലോകോത്തര സർവകലാശാലയായ മസാച്ചുസെറ്റ്സ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജിയിലെ (MIT) ഒരു പ്രശസ്ത ലാബിലെ ഗവേഷകര്‍ ഒത്തുചേര്‍ന്നിരിക്കുകയാണ്. അവരുടെ പ്രതിവാര അവലോകന മീറ്റിങ്ങിന്റെ ഭാഗമായിരുന്നു ആ ഒത്തുചേരല്‍. ഇത്തരം മീറ്റിങ്ങുകളില്‍ അവരെ ആകർഷിച്ച പ്രസിദ്ധീകരണങ്ങളെപ്പറ്റി ചർച്ചചെയ്യുന്ന പതിവുണ്ട്. അന്നത്തെ ചർച്ച ന്യൂയോർക്ക് ടൈംസിൽ അച്ചടിച്ചുവന്ന ഒരു ലേഖനത്തെ ചുറ്റിപ്പറ്റിയായിരുന്നു. പൊതുവെ വളരെ സീരിയസായി നടക്കാറുള്ള ചർച്ചയിൽ പൊടുന്നനവെ ഒരു പൊട്ടിച്ചിരി പരന്നു.

ചെടികൾ ഒരു ‘ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ’ ആണെന്നതായിരുന്നു ചര്‍ച്ചചെയ്ത ലേഖനത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം. തങ്ങള്‍ തലകുത്തിമറിഞ്ഞ് കണ്ടെത്താൻ ശ്രമിക്കുന്ന ഒന്നിന്റെ ഉത്തരം സസ്യങ്ങൾക്ക് നേരത്തെ അറിയാമത്രേ ! ആ ലേഖനം അവർക്കങ്ങ് സുഖിക്കാതെ പോയതില്‍ അത്ഭുതമില്ല. ഏതായാലും ജീവിതത്തിൽ ഇന്നേവരെ കേട്ട ഏറ്റവും വലിയ വിഡ്ഢിത്തമെന്ന മട്ടിൽ അന്നവർ പരിഹസിച്ചുതള്ളിയ ആ ജൈവപ്രതിഭാസത്തെ നമുക്കൊന്ന് പരിശോധിക്കാം.

ഒരിക്കൽ ‘എന്തുകൊണ്ട് ആപ്പിൾ നിലത്തു വീഴുന്നു’വെന്ന് സർ ഐസക് ന്യൂട്ടൻ സ്വയം ചോദിച്ചുവത്രേ. പിന്നീട് ആ ചോദ്യം ഊർജതന്ത്രം എന്ന ശാസ്ത്രശാഖയുടെ തന്നെ വിപ്ലവകരമായ കുതിപ്പിന് കാരണമായി. ‘എങ്ങനെയാണ് ആപ്പിൾ ഉണ്ടാകുന്നത് ‘ എന്ന് നമുക്കൊന്ന് ചോദിച്ച് നോക്കിയാലോ? മറ്റൊരു വിപ്ലവത്തിനുള്ള വല്ല സ്കോപ്പും ആ ചോദ്യത്തിൽ ഉണ്ടാകുമോ? നമുക്ക് ശ്രമിച്ചുനോക്കാം.

‘ആപ്പിളിന്റെ രസതന്ത്ര’ത്തിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഘടകമാണ് കാർബൺ ആറ്റം. അന്തരീക്ഷത്തിലെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൽ നിന്നാണ് സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ കാർബൺ സസ്യങ്ങളിൽ എത്തിച്ചേരുന്നത്.

പ്രകാശോർജത്തെ രാസോർജമാക്കി മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയായിട്ടാണല്ലോ നമ്മൾ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തെ മനസ്സിലാക്കുന്നത്. അതിശയിപ്പിക്കുന്ന കൃത്യതയിൽ ഊർജനഷ്ടമില്ലാതെയാണ് ഈ പ്രക്രിയ ചെടികളിൽ നടക്കുന്നതത്രേ ! ഇതെങ്ങനെ സാധ്യമാകുന്നു എന്ന ചോദ്യമാണ് നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ച ‘വിപ്ലവ’ത്തിന്റെ ആധാരം.

സസ്യത്തിന്റെ ഇലകളിലുള്ള കോശങ്ങളിലെ ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റ് എന്ന ഭാഗത്ത് വെച്ചാണ് ഈ പ്രക്രിയ നടക്കുന്നത്. ഒരു ‘ആന്റിന’ സംവിധാനമാണ് ഇവിടെ ഉള്ളതെന്ന് പറയാം. ക്ലോറോഫിൽ എന്ന ആന്റിന പ്രകാശോർജത്തെ സ്വീകരിക്കുന്നു. എന്നിട്ട് അടുത്ത ക്ലോറോഫിൽ തന്മാത്രയിലേക്ക് കൈമാറുന്നു. അവിടെ നിന്നും അടുത്തതിലേക്ക്. അങ്ങനെ ഏറ്റവും ഒടുവിൽ ‘റിയാക്‍ഷൻ സെൻറർ’ എന്ന അന്തിമകേന്ദ്രത്തിൽ ഊർജത്തെ എത്തിക്കണം. ഇവിടുത്തെ പ്രധാന സങ്കീർണത, ഈ ക്ലോറോഫിൽ കാട്ടിലൂടെ എങ്ങനെ ഊർജകൈമാറ്റം നടക്കും എന്നതാണ്. അതും തെല്ലും ഊർജനഷ്ടമില്ലാതെ. ഗംഭീരമായ ഒരു ഊർജപ്പാച്ചിലിനുള്ള ഏറ്റവും ഉത്തമമായ ദിശ കണ്ടെത്തുക തന്നെയാണ് ഇവിടെയുള്ള വെല്ലുവിളി. സസ്യകോശങ്ങൾ ഇതിന് അവലംബിക്കുന്ന മാർഗം ‘ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിങ് ‘ ആണ് എന്നാണ് ഈ കുറിപ്പിന്റെ തുടക്കത്തിൽ പരാമർശിച്ച ലേഖനത്തിൽ പറയുന്നത്.

ഒരു സാധാരണ കമ്പ്യൂട്ടറിൽ വിവരങ്ങൾ ശേഖരിക്കുന്നത് ബൈനറി രൂപത്തിൽ ആണെന്ന് നിങ്ങളില്‍ ചിലര്‍ മനസ്സിലാക്കിയിരിക്കും. എല്ലാ വിവരവും 1, 0 (ON, OFF) എന്ന രണ്ടേ രണ്ട് അക്കങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് കോഡ് ചെയ്തിരിക്കുന്ന രീതിയിലാണ് ഉണ്ടാവുക. അതുപയോഗിച്ചുകൊണ്ടാണ് കമ്പ്യൂട്ടര്‍ ഇത്രയേറെ വേഗത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നതും അനേക കോടി വിവരങ്ങൾ ശേഖരിച്ചു വെക്കുന്നതും. എന്നാൽ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിലേക്ക് എത്തുമ്പോൾ ‘ക്വാണ്ടം സ്പിന്നുകൾ‘ എന്ന രൂപത്തിലാണ് വിവരങ്ങള്‍ കൈകാര്യം ചെയ്യപ്പെടുക!

ഇതിൽ ഒരേ സമയം തന്നെ ഒന്നും പൂജ്യവും സാധ്യമത്രേ. അതെങ്ങനെ?

നമ്മൾ ഒരു നാണയം വായുവിലേക്ക് ടോസ് ചെയ്യുന്നുവെന്ന് കരുതുക. നാണയം നമ്മുടെ കൈവെള്ളയിൽ തിരിച്ചെത്തിയാല്‍ ഒന്നുകിൽ ഹെഡ് അല്ലെങ്കിൽ ടെയിൽ ആയിരിക്കും കാണാനാവുക. പക്ഷേ നാണയം വായുവിൽ കറങ്ങിത്തിരിയുന്ന സന്ദര്‍ഭത്തിൽ ഹെഡും ടെയിലും കൂടിക്കലർന്ന (superposition) ഒരവസ്ഥയാവും ഉണ്ടാവുക. നമുക്ക് ഇതാണോ, അതാണോ എന്ന് തീർത്തുപറയാൻ പറ്റില്ല. ഒരേസമയം രണ്ടും ആയിരിക്കുന്ന അവസ്ഥ !

ഇങ്ങനെയൊരു സാഹചര്യത്തിൽ എല്ലാ സാധ്യതകളും ഒന്നിച്ച് പരിശോധിക്കാൻ കമ്പ്യൂട്ടറിന് സാധിക്കുമത്രേ. ഫലമോ ? കണക്കുകൂട്ടലുകൾ അതിവേഗം നടത്താനാവുന്നു. ഇനി N (വലിയ ഒരു സംഖ്യയെന്നു കരുതിയാൽ മതി ! ) ക്വാണ്ടം സ്പിന്നുകൾ ഉള്ള ഒരു സംവിധാനം ഉണ്ടെങ്കിലോ ? അങ്ങേയറ്റം വിസ്ഫോടകമായ അഥവാ, ‘സൂപ്പർ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിങ് ‘ ആയ നിലവാരം തന്നെയാവും കൈവരിക്കുക.

പ്രകാശസംശ്ലേഷണം (photosynthesis) എന്നത് ഒരു ക്വാണ്ടം പ്രതിഭാസമാണ് എന്ന് പറയുമ്പോൾ, ഒരേസമയം ഊർജത്തെ എല്ലാദിശകളിലേക്കും കടത്തിവിട്ട് ഊർജനഷ്ടമില്ലാതെ ലക്ഷ്യസ്ഥാനത്ത് എത്തിക്കുന്ന വളരെ സങ്കീർണമായ ഒരു പ്രതിഭാസമായി അത് മാറുന്നുവെന്ന് തത്കാലം മനസ്സിലാക്കിയാല്‍ മതിയാകും.

ക്വാണ്ടം പ്രതിഭാസങ്ങളെ മനസ്സിലാക്കാൻ ശ്രമിക്കുമ്പോൾ അല്പം സങ്കീർണത അനുഭവപ്പെടുന്നത് തികച്ചും സ്വാഭാവികമാണ്. അതിന്റെ പ്രധാന കാരണമായി ചൂണ്ടിക്കാണിക്കപ്പെടുന്നത് അതിസൂക്ഷ്മമായ സബ് അറ്റോമിക ലോകത്താണ് അത് അരങ്ങേറുന്നത് എന്നതാണ്. നമ്മൾ കാണുന്ന, അനുഭവിക്കുന്ന ‘വലുപ്പ’മുള്ള ലോകത്തിന്റെ നിയമങ്ങളല്ല അവിടെ ബാധകമായിട്ടുള്ളത്.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിങ്ങ് എന്നത് അനുനിമിഷം വികസിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുന്ന മേഖലയാണ്. മികച്ച ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ നിർമിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തിലാണ് ലോകം. ഇന്ത്യയും ആ രംഗത്തുണ്ട്. ഇത്തരമൊരു സാഹചര്യത്തിലാണ് സസ്യങ്ങൾ എത്രയോ കാലമായി ആ സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രയോഗിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന വാർത്ത ശ്രദ്ധേയമാകുന്നത്.

സസ്യങ്ങളെ ഇനിയും നിസ്സാരന്മാരായി കാണരുതേ. നാം കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ലാത്ത എത്രയോ അത്ഭുതങ്ങളുണ്ടാവണം അവയുടെ ഉള്ളിൽ. നമ്മുടെ അറിവുകേട് ഓർത്ത് അവർ ചിരിക്കുന്നുണ്ടാവണം!

2023 ഫെബ്രുവരി ലക്കം ശാസ്ത്രകേരളത്തിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്.

ശാസ്ത്രകേരളം -ഹൈസ്കൂൾ ഹയർസെക്കണ്ടറി വിദ്യാർത്ഥികൾക്കായി കേരള ശാസ്ത്രസാഹിത്യ പരിഷത്ത് പ്രസിദ്ധീകരിക്കുന്ന ശാസ്ത്രമാസിക. വരിചേരാൻ ഇവിടെ ക്ലിക്ക് ചെയ്യുക