क्वान्टम पदार्थको ‘लुकेको धातुमय अवस्था’ ले यन्त्रहरुलाई हजार गुणा छिटो गराउने: रिपोर्ट

काठमाडौं ।

एउटा नयाँ अध्ययनअनुसार इलेक्ट्रोनिक अवस्थालाई इच्छाअनुसार परिवर्तन गर्ने विधिले यन्त्रहरूलाई अहिलेको भन्दा १००० गुणा छिटो र प्रभावकारी बनाउन सक्नेछ।

२७ जुनमा नेचर फिजिक्स जर्नलमा प्रकाशित नयाँ अध्ययनमा वैज्ञानिकहरूले एउटा विशेष प्रकारको क्वान्टम पदार्थलाई नियन्त्रित रूपमा तताउने र चिस्याउने प्रक्रियाले तापक्रममा भर परेर त्यसलाई कहिले विद्युतीय इन्सुलेटर त कहिले कन्डक्टर (विद्युत् चल्ने) बनाउन सकिन्छ भन्ने पत्ता लगाएका छन् ।

१T-TaS₂ नामक उक्त पदार्थले ल्यापटप र स्मार्टफोनजस्ता यन्त्रहरूमा प्रयुक्त परम्परागत सिलिकन कम्पोनेन्टहरूलाई प्रतिस्थापन गर्न सक्ने सम्भावना रहेको अध्ययनकर्ताहरूले बताएका छन्। क्वान्टम पदार्थहरूले यस्ता कार्यहरू कम स्थान ओगटेर र धेरै छिटो गर्न सक्नेछन्।

यदि १T-TaS₂ जस्ता पदार्थहरू इलेक्टोनिक्समा प्रयोग गरिए, तिनीहरूले प्रति सेकेन्ड प्रशोधन गर्न सक्ने सूचना १००० गुणाले बढ्न सक्नेछ। “हालका प्रोसेसरहरू गिगाहर्जमा काम गर्छन्। यो प्रविधिले प्रोसेसरलाई टेराहर्जमा पुर्‍याउन सक्नेछ,” अध्ययनका प्रमुख लेखक र नर्थइस्टर्न विश्वविद्यालयका भौतिकशास्त्री अल्बर्टो डे ला टोरेले एक विज्ञप्तिमा भनेका छन्।

थर्मल क्वेन्चिङ प्रविधि

वैज्ञानिकहरूले प्रयोग गरेको विधिलाई ‘थर्मल क्वेन्चिङ’ भनिन्छ। यसमा पदार्थमा प्रकाश ल्याएर तापक्रम बढाइन्छ, जसले विशिष्ट क्वान्टम गुण सक्रिय बनाउँछ। १T-TaS₂ मा सक्रिय हुने गुण भनेको धातुको सुचालकता हो।

यसलाई “स्थिर लुकेको धातुको अवस्था” भनेर चिनाइएको छ। यस अवस्थालाई अघिल्ला प्रयोगहरूमा अति चिसो तापक्रममा र एक सेकेन्डभन्दा कम अवधिसम्म मात्र कायम गर्न सकिएको थियो। तर नयाँ अनुसन्धान अनुसार यो अवस्था -१०० डिग्री फारेनहाइट (अर्थात् -७३ डिग्री सेल्सियस) जस्तो व्यवहारिक तापक्रममा पनि प्राप्त गर्न सकिने देखिएको छ — जुन अघिल्ला प्रयोगहरूभन्दा २५० डिग्री तातो हो।

यस प्रविधिबाट यो धातुको अवस्था महिनौँसम्म कायम गर्न सकिने प्रमाणित गरिएको छ, जुन पहिले कहिल्यै सम्भव भएको थिएन।

प्रकाश हटाइएपछि पदार्थको तापक्रम घट्छ र १T-TaS₂ पुनः आफ्नो कुचालक अवस्थामा फर्किन्छ। यो प्रक्रिया ट्रान्जिस्टर जस्तै हो — जसले आधुनिक इलेक्ट्रोनिक्समा विद्युत् प्रवाह नियन्त्रण गर्ने काम गर्छ। ट्रान्जिस्टर प्रविधिको विकासलाई नै कम्प्युटर सानो आकारमा ल्याउने महत्वपूर्ण कारण मानिन्छ।

भविष्यका यन्त्रहरूका लागि नयाँ ढोका खुल्दै

“हामी पदार्थको गुणहरूमा उच्चतम नियन्त्रण प्राप्त गर्न चाहन्छौं,” सह–लेखक ग्रेगरी फिएतेले भनेका छन्। “हामीलाई त्यसले निश्चित नतिजासहित अत्यन्त छिटो काम गर्न सकोस् भन्ने चाहना छ, किनभने त्यही कुरा यन्त्रमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।”

फिएतेका अनुसार उच्च तापक्रममा चालकता परिवर्तन गर्न सकिने समाधान भेट्टाउनु सिलिकन–आधारित प्रविधिलाई प्रतिस्थापन गर्न नयाँ मोड हो। सिलिकनमा थुप्रै घना लजिक कम्पोनेन्टहरू हुन्छन्, जसको भौतिक सीमाहरू छन्।

तर यो नयाँ प्रविधिले एउटै पदार्थमा सुचालक र कुचालक दुवै गुण समेट्ने भएकाले आवश्यक स्थान निकै घटाउने सम्भावना रहेको फिएतेले बताए। “हामी एउटा इन्जिनियरिङ चुनौती हटाइदिन्छौं, किनभने सबै कुरा एउटै पदार्थमै हुन्छ,” उनले भने।

लाइभसाइन्सका अनुसार थर्मल क्वेन्चिङले कम्प्युटिङ गति पनि बढाउन सक्ने देखिन्छ, किनभने यसमा प्रकाशको प्रयोग गरिन्छ। “कम्प्युटर प्रयोग गर्दा हरेक मानिसले कतिबेला केही चाँडो लोड होस् भन्ने चाहन्छ। प्रकाशभन्दा छिटो केही छैन, र हामी भौतिकशास्तिक सीमा भित्रै रहेर पदार्थको गुण नियन्त्रण गर्न प्रकाश प्रयोग गर्दैछौं,” फिएतेले भने।

उनका अनुसार, “हामी अहिले त्यस्तो मोडमा छौं, जहाँ सूचना भण्डारण वा सञ्चालन गतिको अद्भुत विकासका लागि नयाँ सोच आवश्यक छ। यही कुरामा हाम्रो अनुसन्धान केन्द्रित छ।”