DRDO-TDF डीप-टेक क्वांटम प्रोजेक्ट, क्या है डायल्यूशन रेफ्रिजरेटर?

DRDO-TDF डीप-टेक क्वांटम प्रोजेक्ट, क्या है डायल्यूशन रेफ्रिजरेटर?

संदर्भ: 

हाल ही में रक्षा अनुसंधान एवं विकास संगठन (DRDO) ने अपने प्रौद्योगिकी विकास कोष (Technology Development Fund – TDF) योजना के तहत राजस्थान (अलवर) के एक स्टार्टअप जिरो एमके इंडिया प्राइवेट लिमिटेड (Zero mK India Private Limited) के साथ पहला उच्च-मूल्य डीप-टेक (Deep-Tech) रक्षा समझौता किया। 

• इस परियोजना का मुख्य उद्देश्य क्वांटम प्रौद्योगिकियों के लिए 20 मिलिकेल्विन (20 mK) क्षमता वाले डायल्यूशन रेफ्रिजरेटर (Dilution Refrigerator) का स्वदेशी विकास करना है।

डायल्यूशन रेफ्रिजरेटर क्या है? 

• परिचय: यह कोई सामान्य घरेलू फ्रिज नहीं है, बल्कि एक अत्यंत जटिल क्रायोजेनिक शीतलन प्रणाली (Cryogenic Cooling System) है।
• अल्ट्रा-लो तापमान (Ultra-Low Temperature): यह प्रणाली तापमान को 20 मिलिकेल्विन (20 mK) तक नीचे ले जाने में सक्षम है। मिलिकेल्विन का अर्थ है परम शून्य (Absolute Zero / -273.15°C) से महज एक डिग्री का हजारवां हिस्सा ऊपर। यह तापमान अंतरिक्ष के सबसे ठंडे कोनों से भी अधिक ठंडा होता है। 
• कार्य सिद्धांत (Working Principle): यह निरंतर शीतलन प्रदान करने के लिए हीलियम के दो आइसोटोप—हीलियम-3 (³He) और हीलियम-4 (⁴He) के मिश्रण (Mixing Process) और उनके ‘तनुकरण’ (Dilution) के सिद्धांत पर कार्य करता है।
  • जब हीलियम-3 को हीलियम-4 के समृद्ध चरण में घोला (Dilute) जाता है, तो यह ऊष्मा को अवशोषित करता है, जिससे अत्यंत निम्न तापमान प्राप्त होता है।
• बनावट: दिखने में यह छत से लटके झूमर (Chandelier) जैसा होता है। यह क्रमिक चरणों में तापमान को 50K से घटाते हुए अंततः 10-20 mK के बेस तापमान तक पहुँचाता है। इसके आंतरिक भागों पर सोने की परत (Gold Plating) चढ़ाई जाती है ताकि थर्मल विकिरण (Heat Radiation) को रोका जा सके। 

क्वांटम कंप्यूटिंग और रक्षा क्षेत्र में इसका महत्व:

• क्वांटम कंप्यूटर की रीढ़: सुपरकंडक्टिंग सर्किट और सिलिकॉन स्पिन क्यूबिट्स (Qubits) पर आधारित क्वांटम कंप्यूटर अत्यधिक संवेदनशील होते हैं। जरा सी भी थर्मल गर्मी या शोर (Thermal Noise) उनके डेटा को नष्ट कर सकता है। डायल्यूशन रेफ्रिजरेटर वह शांत और परम-शीतल वातावरण प्रदान करता है जहाँ ये क्यूबिट्स स्थिरता से काम कर सकें। 
• रणनीतिक आत्मनिर्भरता: वर्तमान में भारत ऐसे अत्यधिक उन्नत क्रायोजेनिक उपकरणों के लिए पूरी तरह से पश्चिमी देशों के आयात पर निर्भर है। यह स्वदेशी विकास आयात निर्भरता को खत्म कर भारत को क्वांटम आपूर्ति श्रृंखला का एक स्वतंत्र केंद्र बनाएगा। 
• राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM) को बल: यह परियोजना सीधे तौर पर भारत सरकार के ₹6,003 करोड़ के राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (National Quantum Mission) के लक्ष्यों के साथ जुड़ी हुई है। 
• सुरक्षित रक्षा संचार: इस तकनीक से विकसित क्वांटम सेंसर और क्वांटम की डिस्ट्रीब्यूशन (QKD) प्रणालियां सेना के लिए हैक-प्रूफ संचार ग्रिड और उन्नत रडार प्रणालियां विकसित करने में मदद करेंगी।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)

प्रश्न 1: DRDO ने किस स्टार्टअप के साथ पहला डीप-टेक समझौता किया है?

उत्तर: DRDO ने ₹500 करोड़ के TDF कॉर्पस के तहत अलवर (राजस्थान) स्थित स्टार्टअप Zero mK India Private Limited के साथ यह समझौता किया है।

प्रश्न 2: डायल्यूशन रेफ्रिजरेटर (Dilution Refrigerator) का मुख्य कार्य क्या है?

उत्तर: यह हीलियम आइसोटोप्स को मिलाकर परम शून्य के करीब (20 मिलिकेल्विन तक) का अल्ट्रा-लो तापमान वातावरण तैयार करता है, जो क्वांटम चिप्स के परीक्षण के लिए आवश्यक है।

प्रश्न 3: इस तकनीक का उपयोग किन-किन क्षेत्रों में होता है?

उत्तर: इसका उपयोग मुख्य रूप से क्वांटम कंप्यूटिंग, सुरक्षित संचार प्रणालियों, उन्नत अंतरिक्ष अनुसंधान, क्वांटम सेंसिंग और सुपरकंडक्टिविटी के परीक्षण में होता है।

प्रश्न 4: 20 mK का तापमान कितना ठंडा होता है?

उत्तर: यह तापमान लगभग -273.13°C के बराबर होता है, जो कि हमारे ज्ञात ब्रह्मांड और बाहरी अंतरिक्ष (Outer Space) के सबसे ठंडे प्राकृतिक स्थानों से भी अधिक ठंडा है। 

प्रश्न 5: क्या डायल्यूशन रेफ्रिजरेटर ही क्वांटम कंप्यूटर होता है?

उत्तर: नहीं, यह एक गलत धारणा है। रेफ्रिजरेटर केवल वह परम-शीतल कमरा (Environment) प्रदान करता है जिसके भीतर क्वांटम कंप्यूटर के प्रोसेसर को रखकर चलाया जाता है।