জাতিসংঘ ২০২৫ সালকে আন্তর্জাতিক কোয়ান্টাম বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বর্ষ হিসেবে ঘোষণা করেছে। কোয়ান্টাম মেকানিকসের প্রাথমিক বিকাশের ১০০ বছর পূর্তি উপলক্ষে বেছে নেওয়া হয়েছে ২০২৫ সাল। কোয়ান্টাম বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বলতে কোয়ান্টাম বলবিদ্যার নীতিগুলোর অধ্যয়ন এবং প্রয়োগকে বোঝায়, যা পারমাণবিক এবং উপ-পারমাণবিক স্কেলে পদার্থ এবং শক্তির আচরণ নিয়ন্ত্রণ করে। এর মৌলিক ধারণাগুলো হলোÑ তরঙ্গ-কণা দ্বৈততা-অত্যন্ত ক্ষুদ্র বস্তুর কণা (পদার্থের ক্ষুদ্র টুকরো) এবং তরঙ্গ (শক্তি স্থানান্তরকারী ঝামেলা বা পরিবর্তন) উভয়ের বৈশিষ্ট্য রয়েছে।
কোয়ান্টাম সুপারপজিশন কোয়ান্টাম মেকানিকসে, একটি কণা বা সিস্টেম একই সঙ্গে একাধিক অবস্থার সুপারপজিশনে থাকতে পারে, যতক্ষণ না এটি পরিমাপ করা হয়। জটÑ দুটি কণা একটি নির্দিষ্ট উপায়ে সংযুক্ত, একে অপরকে প্রভাবিত করে এবং দূরত্ব নির্বিশেষে সংযুক্ত থাকে। অনিশ্চয়তার নীতিÑ আমরা একই সঙ্গে নিখুঁত নির্ভুলতার সঙ্গে কোনো কণার অবস্থান এবং গতি উভয়ই জানতে পারি না, যেমনÑ ফোটন বা ইলেকট্রন। কোয়ান্টাম মেকানিকসের জন্ম হয় ১৯০০ সালে প্ল্যাঙ্কের ব্ল্যাকবডি রেডিয়েশন বিশ্লেষণের মাধ্যমে, যেখানে তিনি ‘কোয়ান্টাম’ বা শক্তির প্যাকেট ধারণা দেন।
পরবর্তী ২৫ বছরে আইনস্টাইনের ফটোইলেকট্রিক প্রভাব, বোরের হাইড্রোজেন পরমাণুর মডেল, ডি ব্রগলির তরঙ্গ-কণিকা দ্বৈততা এবং হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি কোয়ান্টাম তত্ত্বকে পূর্ণতা দিতে থাকে। ১৯২৫-১৯২৭ সালের মধ্যে শ্রোয়েডিঙ্গারের তরঙ্গ সমীকরণ ও হাইজেনবার্গের ম্যাট্রিক্স মেকানিকস কোয়ান্টাম তত্ত্বকে দৃঢ় গণিতিক ভিত্তি প্রদান করে। ১৯৩০-এর দশকে ডিরাকের আপেক্ষিক কোয়ান্টাম তত্ত্ব ও প্রতিকণার (ধহঃরসধঃঃবৎ) পূর্বাভাস এই তত্ত্বকে আরও সমৃদ্ধ করে। প্রথম ৫০ বছরে কোয়ান্টাম তত্ত্ব ছিল মূলত বিজ্ঞানীদের বুদ্ধিবৃত্তিক বিপ্লব, পরবর্তী ৫০ বছরে এটি প্রযুক্তি ও বিশ্বব্যবস্থাকে পাল্টে দেওয়া বাস্তব শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। এই শতবর্ষে কোয়ান্টাম মেকানিকসের গভীরতা যত বেড়েছে, এর রহস্যও তত বেড়ে চলেছে। মানবসভ্যতার ইতিহাসে এমন কিছু বৈজ্ঞানিক বিপ্লব রয়েছে, যা শুধু নতুন তত্ত্ব উপস্থাপন করেনি, বরং মানবজাতির চিন্তাধারাকেও পুনর্গঠন করেছে। কোয়ান্টাম মেকানিকস সেই বিরল বিপ্লবগুলোর একটি। ১৯২০-এর দশকে ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক, আইনস্টাইন, নীলস বোর, হাইজেনবার্গ, শ্রোয়েডিঙ্গার, ডিরাক প্রমুখ বিজ্ঞানীর অসাধারণ বুদ্ধির সমন্বয়ে যে তাত্ত্বিক কাঠামো প্রতিষ্ঠিত হয়, তা পরবর্তী একশ বছর ধরে বিজ্ঞানের প্রতিটি শাখাকে গভীরভাবে প্রভাবিত করেছে। ক্লাসিক্যাল পদার্থবিদ্যার সীমাবদ্ধতা দূর করে কোয়ান্টাম তত্ত্ব মহাবিশ্বের ক্ষুদ্রতম উপাদানের আচরণের ব্যাখ্যা দিয়েছে, যা প্রযুক্তি, দর্শন, চিকিৎসা, মহাকাশ সব ক্ষেত্রেই নতুন দিগন্ত উন্মোচন করেছে। শতবর্ষ পেরিয়ে আজ কোয়ান্টাম মেকানিকস শুধু একটি বৈজ্ঞানিক তত্ত্ব নয়, এটি আধুনিক সভ্যতার ভিত্তিমূল।
কোয়ান্টাম মেকানিকসের ১০০ বছরের সবচেয়ে বিস্ময়কর অর্জন প্রযুক্তি ক্ষেত্রে। দৈনন্দিন জীবনের প্রায় সব আধুনিক যন্ত্র, ট্রানজিস্টর, কম্পিউটার চিপ, লেজার, ফাইবার অপটিক যোগাযোগ, এমআরআই স্ক্যানার, সৌরকোষ, আধুনিক রসায়ন সব কিছুর ভিত্তিতে রয়েছে কোয়ান্টামের নিয়ম। ১৯৪৭ সালে ট্রানজিস্টর আবিষ্কার কম্পিউটার বিপ্লবের সূচনা করে, যার প্রতিটি ধাপে কোয়ান্টাম টানেলিং ও সেমিকন্ডাক্টর তত্ত্ব অত্যাবশ্যক। লেজার প্রযুক্তি আজ চিকিৎসা, যোগাযোগ, শিল্প ও সামরিক সব ক্ষেত্রেই অপরিহার্য। আধুনিক জিপিএস সিস্টেম, পরমাণু ঘড়ি, কৃত্রিম উপগ্রহ এসবের কার্যকারিতা নির্ভর করে কোয়ান্টাম অবস্থার সূক্ষ্ম নিয়ন্ত্রণের ওপর। এমনকি জীববিজ্ঞানের জগতে ফটোসিন্থেসিস থেকে শুরু করে পাখির দিক নির্ণয়ও কোয়ান্টাম প্রভাব দ্বারা পরিচালিত বলে প্রমাণিত।
ফলে বলা যায়, কোয়ান্টাম মেকানিকস মানবসভ্যতাকে ১০০ বছরে অন্তত ৫০০ বছর এগিয়ে দিয়েছে। কোয়ান্টাম মেকানিকসের ১০০ বছর আমাদের শেখায় যে, মহাবিশ্বের প্রকৃতি পূর্বধারণার চেয়ে অনেক বেশি জটিল ও রহস্যময়। এই তত্ত্ব কেবল বস্তুগত জগৎকে ব্যাখ্যা করেনি, এটি মানুষকে শিখিয়েছে যে, অনিশ্চয়তাও সত্যের অংশ হতে পারে। কোয়ান্টাম তত্ত্বের ওপর ভিত্তি করে আমরা আধুনিক সভ্যতার প্রযুক্তি গড়ে তুলেছি, রোগ নির্ণয়ের যন্ত্র আবিষ্কার করেছি, মহাকাশ গবেষণায় নতুন সীমানায় পৌঁছেছি, তথ্যপ্রযুক্তিতে বিপ্লব ঘটিয়েছি। আগামী শতাব্দীতে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং, কোয়ান্টাম এআই, কোয়ান্টাম ইন্টারনেট আমাদের জীবনকে এমনভাবে বদলে দেবে, যা এখন কল্পনা করাও কঠিন। কোয়ান্টাম মেকানিকসের শতবর্ষ কেবল অতীতের সফলতা নয়, এটি ভবিষ্যতের সম্ভাবনারও অধ্যায়। তাই বলা যায়, কোয়ান্টাম মেকানিকস মানব সভ্যতার সবচেয়ে শক্তিশালী বুদ্ধিবৈজ্ঞানিক অর্জন, যার আলো আগামী প্রজন্মকে আরও শত বছর পথ দেখিয়ে যাবে।
কোয়ান্টাম মেকানিকসের দ্বিতীয় শতাব্দীর সূচনা হচ্ছে নতুন বিপ্লবÑকোয়ান্টাম প্রযুক্তির যুগ। যেখানে কোয়ান্টাম সুপারপজিশন ও এনট্যাংলমেন্ট ব্যবহার করে তৈরি হচ্ছে কোয়ান্টাম কম্পিউটার, যা প্রচলিত কম্পিউটারের তুলনায় ট্রিলিয়ন গুণ দ্রুত সমস্যা সমাধানের ক্ষমতা রাখে। বড় সংখ্যার ফ্যাক্টরাইজেশন, ড্রাগ ডিজাইন, জলবায়ু সিমুলেশন, ক্রিপ্টোগ্রাফি এসব ক্ষেত্রে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং মানব জ্ঞানের সীমানা প্রসারিত করবে। কোয়ান্টাম যোগাযোগ (ছকউ) এমন এক নিরাপদ তথ্যপ্রেরণ ব্যবস্থা তৈরি করছে, যা হ্যাক করা প্রায় অসম্ভব। কোয়ান্টাম সেন্সর যুদ্ধক্ষেত্র ও মহাকাশ গবেষণায় সূক্ষ্ম পরিমাপের নতুন দিগন্ত খুলে দিচ্ছে। শত বছর আগে যেখানে কোয়ান্টাম ছিল শুধু গবেষণাগারের অনিশ্চয়তার তত্ত্ব, আজ সেখানে এটি হয়ে উঠেছে জাতীয় নিরাপত্তা, অর্থনীতি এবং প্রযুক্তির ভবিষ্যতের কেন্দ্রবিন্দু। বলা যায়, মানব সভ্যতা এখন কোয়ান্টামের দ্বিতীয় বিপ্লবের শুরুতে দাঁড়িয়ে। তবে অনেকেই মনে করেন, কোয়ান্টাম মেকানিকস বিজ্ঞানের সবচেয়ে উদ্ভট সব ঘটনার কথা বলে। কোয়ান্টাম মেকানিকস বলে একটি বস্তুকে যদি দেয়ালে নিক্ষেপ করা হয়, তাহলে তা দেয়াল ভেদ করে চলে যেতে পারে। কোয়ান্টাম মেকানিকস আরও বলে, বাক্সের ভিতরে রাখা একটি বিড়াল যাকে বাইরে থেকে দেখা যায় না, তা একই সাথে জীবিত আবার মৃত অবস্থায় থাকতে পারে। কোয়ান্টাম মেকানিকস উদ্ভট হলেও এর রয়েছে অনেক বাস্তবিক প্রয়োগ। অনেক অবাস্তব ঘটনাগুলোর ওপরেই দাঁড়িয়ে রয়েছে বর্তমান বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির বিশ্ব।
সিলিকন চিপ থেকে ক্যানসার রোগ শনাক্তকরণে রয়েছে কোয়ান্টাম মেকানিকসের ব্যবহার। এমনকি আমরা প্রতিনিয়ত যে স্ক্রিনে এই লেখাটি পড়ছি, সেটিও তৈরি করা হয়েছে কোয়ান্টাম মেকানিকসের নীতি মতেই। এ প্রসঙ্গে কোয়ান্টাম মাইক্রোস্কোপের কথা না বললেই নয়। ২০১৯ সালে ইউনিভার্সিটি অব কুইন্সল্যান্ডের একদল গবেষক কোয়ান্টাম মেকানিকসের অ্যানটেঙ্গেলমেন্টের নীতি কাজে লাগিয়ে একটি মাইক্রোস্কোপ বানান। এই মাইক্রোস্কোপ অন্য যেকোনো মাইক্রোস্কোপের তুলনায় অধিক বিবর্ধিত করে বস্তু দেখাতে সক্ষম। ১৭ শতকে সাধারণ মাইক্রোস্কোপ আবিষ্কার হলে তা জীববিজ্ঞানের গবেষণায় বিপ্লব ঘটাতে সক্ষম হয়। কোয়ান্টাম মাইক্রোস্কোপ আবিষ্কারের ফলে জীববিজ্ঞানের আরো গভীর রহস্য খতিয়ে দেখা সম্ভব হচ্ছে। কোয়ান্টাম মেকানিকসের বর্তমান ব্যবহারগুলো হলোÑ আধুনিক ইলেকট্রনিকস যেমনÑ লেজার, ট্রানজিস্টর ও এলইডি তৈরি, চিকিৎসা ক্ষেত্রে মেডিক্যাল ইমেজিং, জিপিএস নেভিগেশন এবং স্মার্টফোন ও সৌর প্যানেলের মতো প্রযুক্তির বিকাশ। এছাড়া এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার, ফাইবার অপটিক্স এবং পারমাণবিক বন্ধন বোঝার মতো ক্ষেত্রেও ব্যবহৃত হয়। প্রযুক্তি ক্ষেত্রে কোয়ান্টাম মেকানিকসের ব্যবহারগুলো হলোÑ ইলেকট্রনিকস-লেজার, আলোক-নির্গমনকারী ডায়োড (খঊউ) এবং ট্রানজিস্টর (যা আধুনিক কম্পিউটার এবং ইলেকট্রনিক ডিভাইসের ভিত্তি) কোয়ান্টাম মেকানিকসের নীতির ওপর ভিত্তি করে তৈরি।
যোগাযোগ- ফাইবার অপটিক্সের মতো প্রযুক্তি, যা ইন্টারনেট এবং টেলিযোগাযোগের মেরুদ-, কোয়ান্টাম মেকানিকসের নীতির ওপর নির্ভরশীল। চিকিৎসাÑমেডিক্যাল ইমেজিং (যেমন গজও) এবং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপের মতো উন্নত চিকিৎসা সরঞ্জাম তৈরি করা হয়েছে কোয়ান্টাম মেকানিকসের জ্ঞান ব্যবহার করে। নেভিগেশনÑজিপিএস (এচঝ) সিস্টেমের নির্ভুলতা এবং কার্যকারিতা কোয়ান্টাম মেকানিকস দ্বারা সম্ভব হয়েছে।
প্রযুক্তি খাতে ভবিষ্যৎ সম্ভাবনাগুলো হলো- কোয়ান্টাম কম্পিউটার- এ উন্নত কম্পিউটারগুলো প্রচলিত কম্পিউটারের চেয়ে অনেক দ্রুত এবং শক্তিশালী হতে পারে। এটি ভৌত সিস্টেমের মডেলিং এবং তথ্যের মধ্যে জটিল প্যাটার্ন শনাক্তকরণের জন্য ব্যবহৃত হবে বলে আশা করা হচ্ছে। কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ও ওষুধ আবিষ্কার-কোয়ান্টাম কম্পিউটার জটিল সমস্যা সমাধানে সাহায্য করতে পারে, যা কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা এবং নতুন ওষুধ আবিষ্কারের ক্ষেত্রে বৈপ্লবিক পরিবর্তন আনতে। লেখক : অধ্যাপক, তথ্যপ্রযুক্তিবিদ, আইআইটি জাহাঙ্গীরনগর বিশ্ববিদ্যালয়