चूज़े, इंसानों की तरह, अक्सर गोल आकार वाले “बाउबा” और कांटेदार आकार वाले “किकी” से मेल खाते हैं। | फोटो क्रेडिट: माइकल अनफैंग/अनस्प्लैश

क्वांटम शोधकर्ताओं के एक समूह ने एक घोषणापत्र जारी किया है जिसमें सहकर्मियों से क्वांटम विज्ञान के “सैन्यीकरण” का विरोध करने का आग्रह किया गया है। लेखक, जो खुद को “निरस्त्रीकरण के लिए क्वांटम वैज्ञानिक” बताते हैं, कहते हैं कि वे क्वांटम अनुसंधान के सैन्य उपयोग का विरोध करते हैं, अकादमिक कार्यों के लिए सैन्य वित्त पोषण को अस्वीकार करते हैं, और चाहते हैं कि विश्वविद्यालय यह खुलासा करें कि कौन सी क्वांटम परियोजनाएं रक्षा धन लेती हैं।

घोषणापत्र, अपलोड किए गए 13 जनवरी को वेब पर arXiv रिपॉजिटरी में, पुन: शस्त्रीकरण और दोहरे उपयोग वाली प्रौद्योगिकियों के प्रसार में व्यापक रुझानों की प्रतिक्रिया के रूप में अपनी कॉल को फ्रेम किया, यानी वे जो रक्षा लक्ष्यों की पूर्ति के साथ-साथ नागरिक मूल्य का दावा करते हैं। समूह चार तत्काल कदमों का प्रस्ताव करता है: सैन्य उपयोग के खिलाफ सामूहिक रूप से बोलना, क्षेत्र के अंदर एक नैतिक बहस को मजबूर करना, संबंधित शोधकर्ताओं के लिए एक मंच बनाना, और सार्वजनिक विश्वविद्यालयों में रक्षा-वित्त पोषित परियोजनाओं को सूचीबद्ध करने वाला एक सार्वजनिक डेटाबेस स्थापित करना।

घोषणापत्र में कहा गया है, “हम अब भी मानते हैं कि अंतरराष्ट्रीय विवादों को निपटाने के साधन के रूप में युद्ध को पूरी तरह से खारिज कर दिया जाना चाहिए, और शांति की गारंटी आपसी सुनिश्चित विनाश के बजाय केवल कूटनीति, अंतरराष्ट्रीय संधियों और सहयोग से दी जा सकती है।” “एक गैर-तटस्थ अनुसंधान क्षेत्र में काम करने वाले वैज्ञानिकों के रूप में, हम उस लक्ष्य के प्रति अपनी आवाज़ उठा सकते हैं।”

सैन्य संरक्षण

शोधकर्ताओं का तर्क है कि क्वांटम भौतिकी अब केवल बुनियादी विज्ञान नहीं है और इसके सैन्य अनुप्रयोग स्पष्ट हो गए हैं। इनमें क्वांटम संचार, अंतरिक्ष और ड्रोन सेंसिंग, नेविगेशन के लिए उच्च-सटीक समय और निगरानी शामिल हैं।

घोषणापत्र में कहा गया है कि उदाहरण के लिए, नाटो ने अपने क्वांटम भौतिकी कार्य को अपने व्यापक “उभरती और विघटनकारी प्रौद्योगिकियों” एजेंडे के अंदर रखा है और 2024 में एक सार्वजनिक क्वांटम रणनीति सारांश जारी किया है जिसमें इस क्षेत्र में अनुसंधान को रणनीतिक प्रतिस्पर्धा के एक तत्व के रूप में वर्णित किया गया है। यूरोपीय संस्थानों ने भी क्वांटम भौतिकी को रक्षा परियोजनाओं के लिए प्रासंगिक बताया है, यूरोपीय आयोग ने क्वांटम सेंसर को सैन्य अभियानों के लिए प्रदर्शन में सुधार की पेशकश के रूप में वर्णित किया है।

घोषणापत्र भी कहता है भारत का राष्ट्रीय क्वांटम मिशन सार्वजनिक और निजी रक्षा क्षेत्रों के साथ “मजबूत सहयोग” में काम करता है। पिछले महीने के अंत में, भारत के चीफ ऑफ डिफेंस स्टाफ ने ‘मिलिट्री क्वांटम मिशन पॉलिसी फ्रेमवर्क’ जारी किया, ताकि यह मार्गदर्शन किया जा सके कि सशस्त्र बल क्वांटम प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करने की योजना कैसे बनाते हैं।

शोधकर्ता हमेशा शुरुआत में ही किसी परियोजना के रक्षा निहितार्थों को नहीं देखते हैं। आंशिक जानकारी मौजूद होने पर भी, संस्थान इसे फंडिंग संरचनाओं और साझेदारी वाहनों के पीछे छिपा सकते हैं। यही कारण है कि वे कहते हैं कि उन्होंने एक सार्वजनिक डेटाबेस की मांग की है, ताकि एजेंसियों और संस्थानों को इस बारे में स्पष्ट होने के लिए मजबूर किया जा सके कि कौन किसको फंड देता है, और किसी प्रौद्योगिकी के सैन्य अनुप्रयोग में आने के बाद किसी भी अभिनेता के लिए अपनी भागीदारी से इनकार करने की गुंजाइश को कम करना है।

सैन्य संरक्षण का भौतिकी में एक लंबा इतिहास है, एक ऐसा क्षेत्र जिसमें इसने प्रयोगों की दिन-प्रतिदिन की सामग्री को निर्देशित किए बिना अक्सर अनुसंधान एजेंडा को आकार दिया है। क्वांटम भौतिकी स्वयं 20वीं सदी की शुरुआत में परमाणुओं और प्रकाश की व्याख्या करने के प्रयासों से विकसित हुई, जो मैक्स प्लैंक, अल्बर्ट आइंस्टीन, नील्स बोह्र, वर्नर हाइजेनबर्ग और इरविन श्रोडिंगर जैसी हस्तियों से जुड़े थे। लेकिन सदी के उत्तरार्ध में क्वांटम विचारों को परमाणु घड़ियों, मासर्स और लेजर और अर्धचालक भौतिकी जैसे उपकरणों में धकेल दिया गया, जिनमें से सभी को रणनीतिक प्रौद्योगिकियों के रूप में माना जाता है।

शीत युद्ध के दौरान क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास और विश्वविद्यालयों के प्रोत्साहनों और संगठनात्मक संरचनाओं के विवरण ने इस बहस का मार्ग प्रशस्त किया है कि क्या इस तरह के संरक्षण ने केवल अनुसंधान को गति दी है या इसकी दिशा भी बदल दी है, और इन फंडिंग प्रणालियों के अंदर एजेंसी वैज्ञानिकों ने कितना बरकरार रखा है।

अमेरिकी रक्षा विभाग में डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (DARPA) भी दशकों से क्वांटम सूचना विज्ञान को सीधे वित्त पोषित करने के लिए प्रसिद्ध है।

‘सॉफ्ट पावर’

हालाँकि, आज, क्वांटम भौतिकी, साइबर सुरक्षा, उन्नत कृत्रिम बुद्धिमत्ता और अंतरिक्ष प्रणालियाँ सभी क्षमताएँ हैं जिन्हें सरकारें नियंत्रित करना, मापना और हथियार बनाना चाहती हैं, अक्सर इस चिंता के साथ कि उनके प्रतिद्वंद्वी पहले ऐसा कर सकते हैं।

घोषणापत्र स्वीकार करता है कि बड़ा खतरा क्वांटम अनुसंधान के हर हिस्से को हथियार बनाने के लिए नहीं है, बल्कि रक्षा से जुड़ी फंडिंग सैन्य प्रतिष्ठान के पक्ष में पूरे पारिस्थितिकी तंत्र को नया आकार दे सकती है। इसका मुख्य कारण यह है कि इसकी फंडिंग स्थिर है, जो छात्रों और विश्वविद्यालयों के लिए आकर्षक है।

घोषणापत्र में कहा गया है, “क्वांटम प्रौद्योगिकियों सहित उभरती प्रौद्योगिकियों पर बुनियादी और व्यावहारिक अनुसंधान दोनों के लिए सैन्य वित्त पोषण का विस्तार दुनिया की प्रमुख सैन्य शक्तियों तक सीमित नहीं है। व्यापक संदर्भ में, यह अपारदर्शी विस्तार अक्सर शक्तिशाली देशों के रक्षा विभागों और वैश्विक दक्षिण के शैक्षणिक संस्थानों के बीच असममित सैन्य-शैक्षणिक साझेदारी का रूप लेता है।”

“यह रणनीति एक सूक्ष्म तंत्र के रूप में कार्य करती है जिसके माध्यम से आधिपत्य वाले देश वैश्विक दक्षिण के देशों पर अपनी ‘नरम’ शक्ति थोपते हैं। उदाहरण के लिए, उन राज्यों के परिप्रेक्ष्य से जो विज्ञान पर अपने सार्वजनिक धन का कम खर्च कर सकते हैं, ये फंड उन परियोजनाओं का समर्थन कर सकते हैं जिन्हें अन्यथा निष्पादित नहीं किया जाएगा, और पहले से मौजूद बुनियादी ढांचे और कर्मियों को बनाए रखने में मदद की जा सकती है, जो लगभग अपूरणीय प्रस्तावों के रूप में दिखाई देते हैं।”

mukunth.v@thehindu.co.in

प्रकाशित – 22 फरवरी, 2026 03:39 अपराह्न IST

दशकों तक, फ्लोरोसेंट प्रोटीन जीव विज्ञान में सबसे शक्तिशाली उपकरणों में से एक रहा है। रोशनी पड़ने पर वे चमकते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को यह देखने में मदद मिलती है कि अणु कोशिकाओं के अंदर कहाँ हैं और वे कैसे चलते हैं। कैंसर कोशिकाओं पर नज़र रखने से लेकर तंत्रिका सर्किटों की मैपिंग तक, इन चमकदार मार्करों ने जीवन विज्ञान को बदल दिया, इस काम को 2008 में नोबेल पुरस्कार से मान्यता मिली।

अब, दो प्रमुख अध्ययन प्रकाशित हुए प्रकृति सुझाव है कि फ्लोरोसेंट प्रोटीन चमक से कहीं अधिक काम कर सकते हैं। जीवित कोशिकाओं के अंदर से चुंबकीय क्षेत्र और रेडियो तरंगों का पता लगाने के लिए कुछ फ्लोरोसेंट प्रोटीन को संशोधित किया जा सकता है। वास्तव में वे क्वांटम सेंसर के रूप में व्यवहार करते हैं, ऐसे उपकरण जिनका संचालन सबसे छोटे पैमाने पर इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार पर निर्भर करता है।

हाल तक, क्वांटम प्रौद्योगिकियाँ विशेष उपकरणों से भरी अति-ठंडी प्रयोगशालाओं तक ही सीमित थीं। इसके विपरीत जीव विज्ञान को क्वांटम प्रभावों के लिए एक असंभावित घर के रूप में देखा गया है। जीवित कोशिकाएँ गर्म, भीड़भाड़ वाली और लगातार गति में रहती हैं – ऐसी स्थितियाँ नाजुक क्वांटम अवस्थाओं को नष्ट करने वाली होती हैं।

नए परिणाम उस धारणा को चुनौती देते हैं, जो आनुवंशिक रूप से एन्कोडेड क्वांटम सेंसर और हाइब्रिड क्वांटम-जैविक प्रौद्योगिकियों के एक नए वर्ग की ओर रास्ता खोलते हैं।

छुपी हुई संवेदनशीलता

जब एक फ्लोरोसेंट प्रोटीन प्रकाश को अवशोषित करता है, तो उसका एक इलेक्ट्रॉन उच्च-ऊर्जा अवस्था में चला जाता है। आमतौर पर, इलेक्ट्रॉन तुरंत अपनी मूल स्थिति में लौट आता है और प्रकाश के रूप में ऊर्जा छोड़ता है। वह सरल प्रक्रिया ही प्रोटीन को चमकाती है।

हालाँकि, कुछ प्रोटीनों में, यह यात्रा अधिक जटिल है। उत्तेजित इलेक्ट्रॉन प्रोटीन के अंदर पास के अणु के साथ संक्षेप में बातचीत कर सकता है, जिससे वैज्ञानिक रेडिकल जोड़ी कहते हैं, दो अणु जिनमें से प्रत्येक में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है।

थोड़े समय के लिए, इन इलेक्ट्रॉनों के स्पिन जुड़े हुए हैं। उनकी परस्पर क्रिया का परिणाम उनके आसपास के कमजोर चुंबकीय प्रभावों पर निर्भर करता है। यहां तक ​​कि कमजोर चुंबकीय क्षेत्र भी जोड़ी के व्यवहार को बदल सकते हैं, जो बदले में प्रोटीन कितना प्रकाश उत्सर्जित करता है उसे बदल देता है।

रसायनशास्त्री इस प्रभाव के बारे में दशकों से जानते हैं, और इसे एक संभावित स्पष्टीकरण के रूप में प्रस्तावित किया गया है कि कुछ जानवर पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र को कैसे समझते हैं। जो चीज़ गायब थी वह जीवित कोशिकाओं के अंदर इस घटना का विश्वसनीय रूप से दोहन करने का एक तरीका था।

प्रोटीन सेंसर

शिकागो विश्वविद्यालय के प्रिट्जकर स्कूल ऑफ मॉलिक्यूलर इंजीनियरिंग के शोधकर्ता केंद्रित उन्नत पीले फ्लोरोसेंट प्रोटीन (ईवाईएफपी) के एक प्रकार पर, जो हरे फ्लोरोसेंट प्रोटीन का करीबी रिश्तेदार है। उन्होंने पता लगाया कि ईवाईएफपी में एक मेटास्टेबल ट्रिपलेट अवस्था होती है – एक अस्थायी इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन जिसमें एक इलेक्ट्रॉन के चुंबकीय स्पिन को अलग और नियंत्रित किया जा सकता है।

सावधानीपूर्वक समयबद्ध लेजर पल्स का उपयोग करते हुए, टीम ने ईवाईएफपी की स्पिन स्थिति को आरंभ किया, इसे माइक्रोवेव फ़ील्ड के साथ हेरफेर किया, और इसे वैकल्पिक रूप से पढ़ा, एक क्वैबिट के लिए आवश्यक पूर्ण अनुक्रम को पूरा किया।

उन्होंने जीवित कोशिकाओं के अंदर ईवाईएफपी से ऑप्टिकली संचालित चुंबकीय अनुनाद संकेतों का भी पता लगाया। ये प्रभाव मानव गुर्दे की कोशिकाओं में कम तापमान पर और अंदर दिखाई दिए इशरीकिया कोली कमरे के तापमान पर भी बैक्टीरिया, यह दर्शाता है कि प्रोटीन का क्वांटम व्यवहार जीव विज्ञान के शोर वाले वातावरण में भी जीवित रहता है।

ऑक्सफ़ोर्ड विश्वविद्यालय के एक दूसरे शोध समूह ने एक अलग दृष्टिकोण अपनाया। पौधे के प्रकाश-संवेदन प्रोटीन के साथ काम करते हुए, उन्होंने मैगलोव नामक मैग्नेटो-संवेदनशील फ्लोरोसेंट प्रोटीन का एक परिवार बनाने के लिए जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग किया। उत्परिवर्तन और चयन के बार-बार दौर के माध्यम से, वे उत्पादन मजबूत और अधिक स्थिर चुंबकीय प्रतिक्रियाओं वाले संस्करण।

शोधकर्ताओं ने दिखाया कि मैग्एलओवी प्रोटीन कमरे के तापमान पर जीवित जीवाणु कोशिकाओं में ऑप्टिकल रूप से पता लगाए गए चुंबकीय अनुनाद प्रदर्शित करते हैं। दूसरे शब्दों में, विशिष्ट आवृत्तियों पर रेडियो तरंगें प्रतिदीप्ति को अनुमानित रूप से बदल सकती हैं, जिससे सीधे इलेक्ट्रॉन-स्पिन व्यवहार का पता चलता है।

ऐतिहासिक रूप से, क्वांटम सेंसर के लिए जैविक उम्मीदवार शुद्ध, इन-विट्रो सिस्टम तक ही सीमित थे, कमजोर प्रतिक्रिया दिखाते थे, या प्रकाश के संपर्क में आने पर जल्दी से नष्ट हो जाते थे। इंजीनियर्ड मैगलोव प्रोटीन स्थिरता, संवेदनशीलता और आनुवंशिक अनुकूलता के संयोजन से इनमें से कई बाधाओं को दूर करते हैं।

साथ में, अध्ययन से पता चलता है कि क्वांटम सेंसर के रूप में कार्य करने के लिए प्रोटीन को डीएनए के माध्यम से प्रोग्राम किया जा सकता है।

कोशिकाओं के अंदर का महत्व क्यों है?

अधिकांश मौजूदा क्वांटम सेंसर हीरे जैसी ठोस सामग्री से बने होते हैं। ये उपकरण असाधारण रूप से संवेदनशील हो सकते हैं, लेकिन इन्हें कोशिकाओं के अंदर रखना या विशिष्ट जैविक लक्ष्यों से जोड़ना मुश्किल होता है।

प्रोटीन सेंसर मौलिक रूप से भिन्न होते हैं। सही आनुवंशिक निर्देश दिए जाने पर कोशिकाएं स्वाभाविक रूप से इनका उत्पादन कर सकती हैं। सेंसर को अन्य प्रोटीनों से भी जोड़ा जा सकता है, जिससे शोधकर्ता उन्हें कोशिका के अंदर सटीक स्थानों पर रख सकते हैं।

यह मायने रखता है क्योंकि कई महत्वपूर्ण जैविक प्रक्रियाओं में सूक्ष्म चुंबकीय या इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव शामिल होते हैं, जिनमें धातु परमाणुओं के साथ एंजाइम प्रतिक्रियाएं, अल्पकालिक मुक्त कणों का निर्माण और श्वसन और प्रकाश संश्लेषण के दौरान इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण शामिल हैं।

अब तक, जीवित कोशिकाओं के अंदर इन घटनाओं का अध्ययन करना लगभग असंभव रहा है। प्रोटीन-आधारित क्वांटम सेंसर एक संभावित समाधान प्रदान करते हैं।

पता लगाने से भी अधिक

MagLOV शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि चुंबकीय मॉड्यूलेशन पारंपरिक प्रतिदीप्ति इमेजिंग में सुधार कर सकता है। चुंबकीय क्षेत्र को चालू और बंद करके, उन्होंने मैग्लोव सिग्नल को पृष्ठभूमि प्रतिदीप्ति और सेलुलर ऑटोफ्लोरेसेंस से अलग कर दिया। लॉक-इन डिटेक्शन के रूप में जानी जाने वाली यह तकनीक शोर वाले वातावरण में कमजोर संकेतों को बढ़ाती है।

उन्होंने आगे चुंबकीय अनुनाद पर आधारित स्थानिक स्थानीयकरण का एक रूप प्रदर्शित किया। चुंबकीय-क्षेत्र ग्रेडिएंट्स का उपयोग करके, वे त्रि-आयामी नमूने के भीतर मैगलोव-व्यक्त करने वाली कोशिकाओं की स्थिति निर्धारित कर सकते हैं, तब भी जब प्रकाश बिखरने से छवि सामान्य रूप से धुंधली हो जाएगी।

यह दृष्टिकोण चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के कुछ सिद्धांतों जैसा दिखता है, लेकिन सिग्नल स्रोत के रूप में आनुवंशिक रूप से एन्कोडेड फ्लोरोसेंट प्रोटीन का उपयोग करता है।

देखने के नए तरीके

ये अध्ययन एक ऐसे भविष्य की ओर इशारा करते हैं जिसमें आनुवंशिक रूप से एन्कोडेबल क्वांटम सेंसर वैज्ञानिकों द्वारा जीवित प्रणालियों की जांच करने के तरीके को नया आकार देंगे। जैसे-जैसे संवेदनशीलता में सुधार होता है, प्रोटीन-आधारित क्वैबिट और चुंबकीय-अनुनाद जांच सीधे कोशिकाओं के अंदर चुंबकीय क्षेत्र, विद्युत क्षेत्र, तापमान और रासायनिक वातावरण के नैनोस्केल माप को सक्षम कर सकते हैं।

ऐसे सेंसर प्रोटीन के आकार में बदलाव को ट्रैक कर सकते हैं, वास्तविक समय में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की निगरानी कर सकते हैं, या यह बता सकते हैं कि दवाएं अभूतपूर्व सटीकता के साथ अपने लक्ष्य से कैसे जुड़ती हैं।

हालाँकि, महत्वपूर्ण चुनौतियाँ बनी हुई हैं। प्रोटीन-आधारित क्वांटम सेंसर वर्तमान में ठोस-अवस्था वाले उपकरणों की तुलना में कम संवेदनशील हैं, सुसंगतता का समय कम है, और फोटोब्लीचिंग एक चिंता का विषय बना हुआ है। फिर भी फ्लोरोसेंट प्रोटीन को नियमित उपकरण बनने में दशकों लग गए, और इसी तरह का सुधार इस अंतर को लगातार कम कर सकता है।

मंजीरा गौरवरम ने आरएनए जैव रसायन में पीएचडी की है और एक स्वतंत्र विज्ञान लेखक के रूप में काम करती हैं।

प्रकाशित – 23 फरवरी, 2026 05:30 पूर्वाह्न IST