विज्ञान

Having our own foundational AI models is vital as our demography is different: Principal Scientific Advisor Ajay Sood

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12 months ago

March 9, 2025

Having our own foundational AI models is vital as our demography is different: Principal Scientific Advisor Ajay Sood

डॉ। अजय सूद, 2022 में भारत के तीसरे प्रमुख वैज्ञानिक सलाहकार के रूप में नियुक्त होने से पहले, भारतीय विज्ञान संस्थान, बैंगलोर में भारत के अग्रणी भौतिकविदों में से एक थे। वह समझाता है हिंदू जहां भारत कृत्रिम बुद्धिमत्ता और क्वांटम कंप्यूटरों के डोमेन में तैनात है और दुनिया प्रमुख तकनीकी परिवर्तन के पुच्छ पर क्यों है। अंश:

आप दीपसेक के उद्भव को कैसे देखते हैं? क्या भारत को चिंतित होना चाहिए और क्या हमारे पास पकड़ने के लिए संसाधन हैं?

दीपसेक निश्चित रूप से, एक वेक अप कॉल है, लेकिन शायद अमेरिकियों के लिए हमारे लिए अधिक है। मुझे यह दावा लगता है कि यह $ 5 मिलियन के लिए विकसित किया गया था और यह शायद बहुत अधिक है। हाल की रिपोर्टों में यह प्रतीत होता है कि वे किसी अन्य संदर्भ में 15,000 से 20,000 GPU (ग्राफिक्स प्रसंस्करण इकाइयों) को इकट्ठा कर चुके हैं और वे इसका उपयोग कर रहे हैं। फिर भी, समानांतर में काम करने में नवाचार शामिल है। 660 बिलियन पैरामीटर करने के बजाय, उन्होंने इसे सेक्टर-वार किया और उन्हें समानांतर में जोड़ने के तरीके थे। यह सफलता है। हालांकि मुझे यह जोड़ना होगा कि अन्य लोग भी इस दृष्टिकोण का उपयोग कर रहे हैं। भारत में भी। हमारे एआई मिशन में, हमने कई मुद्दों को संबोधित किया है। हमारे पास कंप्यूटिंग संसाधन हैं और यह मिशन आवश्यक मूलभूत एआई मॉडल विकसित करेगा। आपको उन डेटा केंद्रों की आवश्यकता है जहां ये सभी कंप्यूटर उपलब्ध हैं। सरकार ने कम्प्यूट सुविधाओं को स्थापित करने के लिए निजी क्षेत्र के लिए एक निविदा की ओर इशारा किया है। और सरकार उसी की खरीदार होगी। सरकार को सभी की आवश्यकता नहीं हो सकती है, लेकिन जो कुछ भी वह चाहता है। इसलिए 18,000 GPU की गणना पहले से ही योजना बनाई जा रही है। भारत में इन कंप्यूटिंग सुविधाओं को स्थापित करने वाले भारत में सात से आठ निजी क्षेत्र के खिलाड़ी हैं। मूलभूत बड़े भाषा मॉडल (LLM) को विकसित करने के लिए आपको अपने मॉडल को प्रशिक्षित करने के लिए डेटा सेट की आवश्यकता होती है। आप बिना गणना की सुविधाओं के प्रशिक्षित कैसे करेंगे? अब इसे संबोधित किया जा रहा है।

जिस तरह से भारत ने अब एआई मिशन की घोषणा की है और अपने स्वयं के संस्थापक एआई मॉडल का फैसला किया है, ऐसा लगता है कि हम एक प्रतिक्रियाशील मोड में हैं। क्या यह आवश्यक है कि भारत अपने स्वयं के मॉडल विकसित करें, बजाय इसके कि कस्टम अनुप्रयोगों के लिए क्या उपलब्ध है?

मूलभूत मॉडल होना अनिवार्य है। वास्तव में, हमने 2019 में पीएम-साइंस, टेक्नोलॉजी, इनोवेशन एडवाइजरी काउंसिल (पीएम-स्टाइक) में एक एआई मिशन पर फैसला किया था, जिसमें मैं एक सदस्य था। लेकिन हमने कोविड -19 से ढाई साल खो दिए। मैं यह नहीं कहूंगा कि हम एआई का पीछा कर रहे हैं।

चाहे हमारे पास अपना फाउंडेशन मॉडल होना चाहिए या एक ओपन सोर्स मॉडल लेना चाहिए और फिर से कॉन्फ़िगर करना बहस है। हमारी अपनी मांगें हैं। हमारे अपने उपयोग के मामले होंगे। हमारी जनसांख्यिकी बहुत अलग है। हमारी विविधता बहुत अलग है। जब आप एक मॉडल को प्रशिक्षित करना चाहते हैं तो सभी की जरूरत होगी। ओपन एआई मॉडल को हमारी संस्कृति पर प्रशिक्षित नहीं किया जाएगा। हालाँकि, हमें दोनों करना चाहिए।

लेकिन क्या आप वास्तव में हमारे अपने फाउंडेशन मॉडल को देखते हैं, जिससे हमारी अर्थव्यवस्था, नौकरियों के लिए एक लाभ मिलता है?

उत्तर है, हाँ। यदि आप नहीं करते हैं, तो आप सेवा मोड में रहेंगे। आप प्रौद्योगिकी के विकास में सफलताओं के साथ कभी नहीं आएंगे। हम एक स्तर पर पहुंच गए हैं, लेकिन यह दुनिया का अंत नहीं है। आप बस किसी चीज़ पर पैराशूट नहीं कर सकते और कह सकते हैं कि ‘आप जहां भी हैं, वहां से काम करना शुरू कर देंगे और उस पर निर्माण करेंगे।’ यह प्रौद्योगिकी और विज्ञान में ऐसा नहीं होता है।

एक वैज्ञानिक के रूप में, क्या आप एआई के विकास को आम तौर पर मानवता के लिए अच्छा देखते हैं?

मेरा जवाब हां है। हमें इसे कुछ ऐसी चीज़ के रूप में देखने की जरूरत है जो समर्थन करता है और प्रतिस्थापित नहीं करता है। यदि AI नियमित प्रक्रियाओं को स्वचालित कर सकता है, तो हमारे लोग वहां से शुरू कर सकते हैं। इसमें कुछ भी गलत नहीं है।

एआई सॉफ्टवेयर से गुणात्मक रूप से अलग प्रतीत होता है क्योंकि यह अक्सर उन परिणामों के साथ आ सकता है जो लोग हमेशा समझ नहीं सकते हैं।

मैं सहमत हूं, लेकिन यही कारण है कि आपको समझाने योग्य एआई की आवश्यकता है और लोग इसे अब विकसित कर रहे हैं। अगर मुझे कोई जवाब मिलता है, तो मुझे उस स्रोत के बारे में सूचित किया जाना चाहिए जिसने एआई को उस उत्तर के लिए निर्देशित किया। इलेक्ट्रॉनिक्स और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय की इस पर एक रिपोर्ट है, जो 28 फरवरी तक सार्वजनिक परामर्श के लिए थी। इसने इन सभी चीजों का ध्यान रखा है।

हाल ही में, Microsoft ने मेजराना 1 को विकसित करने के साथ सफलता का दावा किया, एक टोपोलॉजिकल कोर आर्किटेक्चर द्वारा संचालित होने वाली पहली क्वांटम चिप। यह कितना महत्वपूर्ण है-खासकर जब क्वांटम कंप्यूटर अभी भी वास्तविक दुनिया की सार्थक समस्याओं को हल नहीं कर रहे हैं?

सामयिक योग्यता [a way to store quantum information that could lead to more powerful computers] सैद्धांतिक रूप से ज्ञात थे। उन्होंने 8-क्विट मशीन का प्रदर्शन किया है। यदि वह उतना ही सफल है जितना वे कहते हैं कि यह स्केलिंग बहुत तेज होगा। टोपोलॉजी क्वैबिट्स को दोष और गड़बड़ी से बचाता है, जिससे वे अधिक बीहड़ हो जाते हैं। यह एक टोपो-कंडक्टर का पूरा बिंदु है, और एक विजयी क्षण है। तीस साल पहले, यह बुनियादी विज्ञान था, जो इतना काल्पनिक और असंभव लग रहा था और आज यह एक वास्तविकता है। मुझे लगता है कि यह अद्भुत है।

क्या आपको लगता है कि क्वांटम कंप्यूटर पर काम करने वाले हर व्यक्ति को विज्ञान की इस दिशा का पीछा करना चाहिए? क्या भारत को भी मेजराना पर काम करना चाहिए?

भारत में ऐसे समूह हैं जो काम कर रहे हैं। हम पूर्ण शून्य पर नहीं हैं। सवाल यह है कि उन्हें इसे प्रौद्योगिकी में ले जाना होगा। Microsoft के सैद्धांतिक भौतिकविदों और कंप्यूटर और सामग्री वैज्ञानिकों के समूह ने 15 वर्षों तक इस पर काम किया। लेकिन उन्होंने तब भी हार नहीं मानी थी, जब तक कि सभी प्रचार सुपरकंडक्टिंग क्विट पर थे [a parallel approach to quantum computing]यही वह बिंदु है जिसे आपको देखना है। वे जानते थे कि वे सही रास्ते पर थे। हमें किसी चीज की निंदा करने या कुछ फेंकने की भीड़ में नहीं होना चाहिए। तो ऐसा नहीं है कि सुपरकंडक्टिंग क्वबिट्स बाहर होंगे। हमें देखना होगा क्योंकि क्वांटम कंप्यूटिंग में, हम अभी भी नहीं जानते हैं कि कौन सा मॉडल जीत जाएगा। और फिर अगला प्रतिमान क्वांटम एआई है। इसका मतलब यह हो सकता है कि क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके एआई मॉडल का प्रशिक्षण, मैं यह भी कल्पना नहीं कर सकता कि इसका क्या मतलब होगा। शायद मॉडल और प्रशिक्षण को समझने के नए तरीके। यह इस क्षेत्र की सुंदरता है। हम एक नए युग के पुच्छल में हैं।

प्रकाशित – 09 मार्च, 2025 10:03 PM IST

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विज्ञान

Science Snapshots: February 22, 2026

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20 hours ago

February 22, 2026

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

वैज्ञानिकों ने तीन दिन के चूजों में बाउबा-किकी प्रभाव पाया

मनुष्य अक्सर “बाउबा” को गोल आकृतियों के साथ और “किकी” को कांटेदार आकृतियों के साथ मिलाते हैं। शोधकर्ताओं ने बच्चों को पाला, फिर उन्हें दो आकृतियाँ दिखाते हुए ध्वनियाँ बजाईं। तीन दिन के चूजों ने “बाउबा” सुनते समय अक्सर गोल आकृतियाँ चुनीं और “किकी” सुनते समय नुकीली आकृतियाँ अधिक चुनीं। अध्ययन निष्कर्ष निकाला गया कि मस्तिष्क ध्वनियों और आकृतियों को जोड़ने के लिए पूर्व-वायर्ड हो सकता है और यह क्षमता प्रजातियों में साझा की जा सकती है, जो इस विचार का समर्थन करती है कि लिंक धारणा से शुरू होता है।

लेजर पल्स ग्लास को सुपर-सघन डेटा स्टोर में बदल देता है

माइक्रोसॉफ्ट के शोधकर्ताओं के पास है एक रास्ता खोजें सैकड़ों परतों में 3डी पिक्सल बनाने के लिए छोटे लेजर पल्स को फायर करके 2 मिमी मोटी ग्लास प्लेट के अंदर डेटा संग्रहीत करना। प्रत्येक पिक्सेल को एक से अधिक बिट का प्रतिनिधित्व करने के लिए बनाया जा सकता है, और टीम ने पाया कि 120 मिमी x 120 मिमी प्लेट 4.8 टीबी धारण कर सकती है। बोरोसिलिकेट ग्लास संस्करण को भी 10 सहस्राब्दी तक स्थिर रहने का अनुमान लगाया गया था। वे माइक्रोस्कोप और मशीन-लर्निंग का उपयोग करके डेटा को ‘पढ़’ सकते थे।

साइकेडेलिक अवसाद उपचार विकल्पों में शामिल हो सकता है

एक परीक्षण में, मध्यम से गंभीर प्रमुख अवसादग्रस्तता विकार वाले 34 वयस्कों को यादृच्छिक रूप से या तो डीएमटी, एक साइकेडेलिक, या प्लेसबो की एक अंतःशिरा खुराक प्राप्त हुई। दो सप्ताह बाद, डीएमटी समूह सूचना दी अवसाद के लक्षणों में बड़ी गिरावट आई और एक सप्ताह के बाद इसमें और भी सुधार हुआ। पाया गया कि लाभ तीन महीने तक बने रहे, दुष्प्रभाव हल्के या मध्यम थे, और कोई गंभीर सुरक्षा समस्याएँ नहीं थीं। परिणाम अधिक परीक्षणों के लंबित रहने तक एक नए उपचार विकल्प की ओर इशारा करते हैं।

प्रकाशित – 22 फरवरी, 2026 04:39 अपराह्न IST

विज्ञान

In manifesto, scientists oppose ‘militarisation’ of quantum research

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21 hours ago

February 22, 2026

In manifesto, scientists oppose ‘militarisation’ of quantum research

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

विज्ञान

How proteins are being tweaked to be quantum sensors inside the body

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22 hours ago

February 22, 2026

How proteins are being tweaked to be quantum sensors inside the body

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