০১৬৭৭০১৭২০২১
যখন একটি অণু আলো শোষণ করে, তখন এটি কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক রূপান্তরের ঘূর্ণিঝড়ের মধ্য দিয়ে যায়। ইলেকট্রন শক্তির স্তরের মধ্যে লাফিয়ে লাফিয়ে যায়, পরমাণু কম্পিত হয় এবং রাসায়নিক বন্ধন স্থানান্তরিত হয় - সবকিছুই এক সেকেন্ডের এক বিলিয়ন ভাগের এক মিলিয়ন ভাগের মধ্যে।
এই প্রক্রিয়াগুলি উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণ এবং সূর্যালোক থেকে ডিএনএ ক্ষতি থেকে শুরু করে সৌর কোষের কার্যকারিতা এবং আলোক-চালিত ক্যান্সার থেরাপি পর্যন্ত সবকিছুকে সমর্থন করে।
তবুও তাদের গুরুত্ব সত্ত্বেও, আলো দ্বারা চালিত রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলি সঠিকভাবে অনুকরণ করা কঠিন। ঐতিহ্যবাহী কম্পিউটারগুলি লড়াই করে, কারণ এই কোয়ান্টাম আচরণ অনুকরণ করতে বিশাল গণনামূলক শক্তি লাগে।
বিপরীতে, কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি নিজেরাই কোয়ান্টাম সিস্টেম - তাই কোয়ান্টাম আচরণ স্বাভাবিকভাবেই আসে। এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে রসায়ন অনুকরণের জন্য প্রাকৃতিক প্রার্থী করে তোলে।
এখন পর্যন্ত, কোয়ান্টাম ডিভাইসগুলি কেবল অপরিবর্তনীয় জিনিস গণনা করতে সক্ষম হয়েছে, যেমন অণুর শক্তি। আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটির জার্নালে প্রকাশিত আমাদের গবেষণায় দেখা গেছে যে আমরা সময়ের সাথে সাথে সেই অণুগুলি কীভাবে পরিবর্তিত হয় তাও মডেল করতে পারি।
আলো শোষণের পরে নির্দিষ্ট বাস্তব অণুগুলি কীভাবে আচরণ করে তা আমরা পরীক্ষামূলকভাবে অনুকরণ করেছি।
আমরা একটি ট্র্যাপড-আয়ন কোয়ান্টাম কম্পিউটার ব্যবহার করেছি যাকে বলা হয়। এটি একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে পৃথক পরমাণুগুলিকে ম্যানিপুলেট করে কাজ করে, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের মাধ্যমে স্থানে রাখা হয়।
সাধারণত, কোয়ান্টাম কম্পিউটার কোয়ান্টাম বিট বা কিউবিট ব্যবহার করে তথ্য সংরক্ষণ করে। তবে, অণুগুলির আচরণ অনুকরণ করার জন্য, আমরা "বোসনিক মোড" নামক কম্পিউটারে পরমাণুর কম্পনও ব্যবহার করেছি।
এই কৌশলটিকে মিশ্র কুডিট-বোসন সিমুলেশন বলা হয়। এটি একটি অণু অনুকরণ করার জন্য আপনার প্রয়োজনীয় কোয়ান্টাম কম্পিউটারের আকার নাটকীয়ভাবে হ্রাস করে।
আমরা আলো শোষণকারী তিনটি অণুর আচরণ অনুকরণ করেছি: অ্যালিন, বুটাট্রিন এবং পাইরাজিন। প্রতিটি অণু আলো শোষণের পরে জটিল ইলেকট্রনিক এবং কম্পনমূলক মিথস্ক্রিয়া ধারণ করে, যা তাদের আদর্শ পরীক্ষার ক্ষেত্রে পরিণত করে।
আমাদের সিমুলেশন, যা কোয়ান্টাম কম্পিউটারে একটি লেজার এবং একটি একক পরমাণু ব্যবহার করে, এই প্রক্রিয়াগুলিকে 100 বিলিয়ন গুণ কমিয়ে দেয়। বাস্তব জগতে, মিথস্ক্রিয়াগুলি ফেমটোসেকেন্ড সময় নেয়, কিন্তু তাদের সিমুলেশন মিলিসেকেন্ডে খেলা হয়েছিল - যা আমাদের কী ঘটেছে তা দেখার জন্য যথেষ্ট ধীর।
এই প্রক্রিয়াগুলি উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণ এবং সূর্যালোক থেকে ডিএনএ ক্ষতি থেকে শুরু করে সৌর কোষের কার্যকারিতা এবং আলোক-চালিত ক্যান্সার থেরাপি পর্যন্ত সবকিছুকে সমর্থন করে।
তবুও তাদের গুরুত্ব সত্ত্বেও, আলো দ্বারা চালিত রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলি সঠিকভাবে অনুকরণ করা কঠিন। ঐতিহ্যবাহী কম্পিউটারগুলি লড়াই করে, কারণ এই কোয়ান্টাম আচরণ অনুকরণ করতে বিশাল গণনামূলক শক্তি লাগে।
বিপরীতে, কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি নিজেরাই কোয়ান্টাম সিস্টেম - তাই কোয়ান্টাম আচরণ স্বাভাবিকভাবেই আসে। এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে রসায়ন অনুকরণের জন্য প্রাকৃতিক প্রার্থী করে তোলে।
এখন পর্যন্ত, কোয়ান্টাম ডিভাইসগুলি কেবল অপরিবর্তনীয় জিনিস গণনা করতে সক্ষম হয়েছে, যেমন অণুর শক্তি। আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটির জার্নালে প্রকাশিত আমাদের গবেষণায় দেখা গেছে যে আমরা সময়ের সাথে সাথে সেই অণুগুলি কীভাবে পরিবর্তিত হয় তাও মডেল করতে পারি।
আলো শোষণের পরে নির্দিষ্ট বাস্তব অণুগুলি কীভাবে আচরণ করে তা আমরা পরীক্ষামূলকভাবে অনুকরণ করেছি।
একটি একক আয়ন দিয়ে বাস্তবতা অনুকরণ
আমরা একটি ট্র্যাপড-আয়ন কোয়ান্টাম কম্পিউটার ব্যবহার করেছি যাকে বলা হয়। এটি একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে পৃথক পরমাণুগুলিকে ম্যানিপুলেট করে কাজ করে, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের মাধ্যমে স্থানে রাখা হয়।
সাধারণত, কোয়ান্টাম কম্পিউটার কোয়ান্টাম বিট বা কিউবিট ব্যবহার করে তথ্য সংরক্ষণ করে। তবে, অণুগুলির আচরণ অনুকরণ করার জন্য, আমরা "বোসনিক মোড" নামক কম্পিউটারে পরমাণুর কম্পনও ব্যবহার করেছি।
এই কৌশলটিকে মিশ্র কুডিট-বোসন সিমুলেশন বলা হয়। এটি একটি অণু অনুকরণ করার জন্য আপনার প্রয়োজনীয় কোয়ান্টাম কম্পিউটারের আকার নাটকীয়ভাবে হ্রাস করে।
আমরা আলো শোষণকারী তিনটি অণুর আচরণ অনুকরণ করেছি: অ্যালিন, বুটাট্রিন এবং পাইরাজিন। প্রতিটি অণু আলো শোষণের পরে জটিল ইলেকট্রনিক এবং কম্পনমূলক মিথস্ক্রিয়া ধারণ করে, যা তাদের আদর্শ পরীক্ষার ক্ষেত্রে পরিণত করে।
আমাদের সিমুলেশন, যা কোয়ান্টাম কম্পিউটারে একটি লেজার এবং একটি একক পরমাণু ব্যবহার করে, এই প্রক্রিয়াগুলিকে 100 বিলিয়ন গুণ কমিয়ে দেয়। বাস্তব জগতে, মিথস্ক্রিয়াগুলি ফেমটোসেকেন্ড সময় নেয়, কিন্তু তাদের সিমুলেশন মিলিসেকেন্ডে খেলা হয়েছিল - যা আমাদের কী ঘটেছে তা দেখার জন্য যথেষ্ট ধীর।
আমাদের পরীক্ষাটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ করে তোলে তা হল আমরা যে কোয়ান্টাম কম্পিউটার ব্যবহার করেছি তার আকার।
একটি ঐতিহ্যবাহী কোয়ান্টাম কম্পিউটারের সাথে একই সিমুলেশন সম্পাদন করতে (বোসনিক মোড ব্যবহার না করে) ১১টি কিউবিট প্রয়োজন হবে এবং ত্রুটি ছাড়াই প্রায় ৩০০,০০০ "জড়িত" অপারেশন সম্পাদন করতে হবে। এটি বর্তমান প্রযুক্তির নাগালের বাইরে।
বিপরীতে, আমাদের পদ্ধতিটি একটি একক লেজার পালস দিয়ে একটি একক আটকে থাকা আয়নকে জ্যাপ করে কাজটি সম্পন্ন করেছে। আমরা অনুমান করি যে আমাদের পদ্ধতিটি স্ট্যান্ডার্ড কোয়ান্টাম পদ্ধতির তুলনায় কমপক্ষে দশ লক্ষ গুণ বেশি সম্পদ-দক্ষ।
আমরা "ওপেন-সিস্টেম" গতিবিদ্যাও সিমুলেটেড করেছি, যেখানে অণু তার পরিবেশের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে। এটি সাধারণত ধ্রুপদী কম্পিউটারের জন্য অনেক কঠিন সমস্যা।
আয়নের পরিবেশে নিয়ন্ত্রিত শব্দ ইনজেক্ট করে, আমরা বাস্তব অণুগুলি কীভাবে শক্তি হারায় তা প্রতিলিপি করেছি। এটি দেখিয়েছে যে পরিবেশগত জটিলতাও কোয়ান্টাম সিমুলেশন দ্বারা ধরা যেতে পারে।
এই কাজটি কোয়ান্টাম রসায়নের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ। যদিও বর্তমান কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি এখনও স্কেলে সীমিত, আমাদের পদ্ধতিগুলি দেখায় যে ছোট, সু-পরিকল্পিত পরীক্ষাগুলি ইতিমধ্যেই প্রকৃত বৈজ্ঞানিক আগ্রহের সমস্যাগুলি মোকাবেলা করতে পারে।
পরমাণু এবং অণুর বাস্তব-বিশ্বের আচরণের অনুকরণ করা কোয়ান্টাম রসায়নের একটি মূল লক্ষ্য। এটি বিভিন্ন পদার্থের বৈশিষ্ট্যগুলি বোঝা সহজ করে তুলবে এবং চিকিৎসা, পদার্থ এবং শক্তির ক্ষেত্রে অগ্রগতি ত্বরান্বিত করতে পারে।
আমরা বিশ্বাস করি যে স্কেলের সামান্য বৃদ্ধি - সম্ভবত ২০ বা ৩০ আয়ন - কোয়ান্টাম সিমুলেশনগুলি যে কোনও ধ্রুপদী সুপার কম্পিউটারের জন্য অত্যন্ত জটিল রাসায়নিক ব্যবস্থাগুলিকে মোকাবেলা করতে পারে। এটি ওষুধের বিকাশ, পরিষ্কার শক্তি এবং জীবনকে চালিত করে এমন রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলির আমাদের মৌলিক বোঝার দ্রুত অগ্রগতির দ্বার উন্মুক্ত করবে।
| মাধ্যমিক ও উচ্চশিক্ষা অধিদপ্তর | বাংলাদেশ জাতীয় তথ্য বাতায়ন |
| ব্যানবেইস | সিলেট বোর্ড |
| শিক্ষা মন্ত্রনালয় | পাঠশালা |
তথ্যপ্রযুক্তি সহযোগী - 
আইটি ল্যাব সলিউশন্স লি.