क्वांटम जीवविज्ञान में शिकागो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की अभूतपूर्व सफलता

शिकागो विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने क्वांटम भौतिकी और जीव विज्ञान के संगम पर एक महत्वपूर्ण उपलब्धि हासिल की है। इस शोध के परिणाम नेचर जर्नल में प्रकाशित हुए थे। उन्होंने समुद्री जीवों, जैसे कि जेलीफ़िश और मूंगों से प्राप्त फ्लोरोसेंट प्रोटीन को अत्यधिक कुशल 'बायोक्यूबिट्स' में बदल दिया है। ये बायोक्यूबिट्स एक ही समय में दो अवस्थाओं में मौजूद रह सकते हैं, जिसे सुपरपोजिशन कहा जाता है। यह क्षमता कोशिकाओं के भीतर सबसे सूक्ष्म संरचनाओं का पता लगाने वाले उपकरणों के विकास के लिए नई संभावनाएँ खोलती है। इस खोज से जीवित प्रणालियों की हमारी समझ में क्रांतिकारी परिवर्तन आ सकता है और उच्च-तकनीकी उपकरणों का निर्माण संभव हो सकता है।

पारंपरिक कंप्यूटर बिट्स का उपयोग करते हैं जो या तो 0 या 1 हो सकते हैं। इसके विपरीत, क्यूबिट्स एक साथ दोनों अवस्थाओं में रह सकते हैं, जिससे उनकी कम्प्यूटेशनल शक्ति में काफी वृद्धि होती है। हालाँकि, जीवित जीवों में क्यूबिट्स का उपयोग पहले विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता के कारण सीमित था। शिकागो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इस बाधा को पार करते हुए, प्रोटीन-आधारित क्यूबिट्स विकसित किए हैं जिन्हें कोशिकाओं के भीतर ही बनाया जा सकता है। यह दृष्टिकोण क्वांटम सेंसर के डिजाइन में एक नया मार्ग प्रशस्त करता है।

शोधकर्ताओं ने प्रोटीन की स्थिति का निरीक्षण करने के लिए लेजर प्रकाश का उपयोग करने वाला एक विशेष माइक्रोस्कोप भी विकसित किया। शुद्ध प्रोटीन, मानव गाल की कोशिकाओं और एस्चेरिचिया कोलाई बैक्टीरिया पर प्रयोग किए गए। इन प्रोटीन ने लगभग 16 माइक्रोसेकंड तक क्यूबिट्स के रूप में कार्य किया। यह अवधि अन्य क्यूबिट निर्माण विधियों की तुलना में कम है, लेकिन यह जीवित जीवों के भीतर क्वांटम गुणों को मापने का पहला उदाहरण था। यह अभूतपूर्व कार्य क्वांटम जीवविज्ञान के क्षेत्र में आगे के शोध के द्वार खोलता है।

यह न केवल जीवित प्रणालियों के भीतर क्वांटम सेंसिंग के नए तरीके सक्षम करेगा, बल्कि क्वांटम सामग्री डिजाइन के लिए एक मौलिक रूप से भिन्न दृष्टिकोण भी प्रस्तुत करेगा। इस प्रगति से प्रोटीन फोल्डिंग, जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की ट्रैकिंग और दवाओं के लक्ष्य कोशिकाओं से जुड़ने के तरीके जैसी नैनोस्केल जैविक प्रक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्राप्त हो सकती है। इसके अतिरिक्त, यह प्रोटीन-क्यूबिट्स क्वांटम-सक्षम नैनोस्केल एमआरआई में क्रांति ला सकते हैं, जिससे कोशिकाओं की आणविक संरचना का पता लगाया जा सकेगा और जैविक अनुसंधान के तरीकों में परिवर्तन आएगा। यह शोध प्रकृति के अपने विकासवादी उपकरणों का उपयोग करके क्वांटम प्रौद्योगिकी की प्रगति में बाधा डालने वाली कई चुनौतियों को पार करता है। यह खोज चिकित्सा विज्ञान को गहराई से सूचित कर सकती है, जिससे रोगों का उनके क्वांटम जैव रासायनिक मूल में प्रारंभिक पता लगाने के मार्ग प्रशस्त हो सकते हैं। यह कार्य क्वांटम भौतिकी और आणविक जीवविज्ञान के बीच एक अभिनव सेतु का प्रतिनिधित्व करता है, जो अभूतपूर्व पैमाने पर क्वांटम घटनाओं के प्रत्यक्ष अवलोकन को सक्षम बनाता है। इस अग्रणी कार्य को शिकागो विश्वविद्यालय में बर्गग्रेन सेंटर फॉर क्वांटम बायोलॉजी एंड मेडिसिन की स्थापना द्वारा समर्थित किया गया था, जो 21 मिलियन डॉलर के उदार दान के कारण संभव हुआ।