บริการ
TH
EN
TH
CN

"ควอนตัม" เทคโนโลยีสุดล้ำ กับคำตอบแห่งอนาคต

“ควอนตัม” เป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่มักถูกกล่าวถึง เมื่อมีการคาดการณ์แนวโน้มเทคโนโลยีในอนาคต เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงที่คาดว่าจะเป็นเทคโนโลยีพลิกผัน (Disruptive Technology) ต่อจากยุคของเทคโนโลยีดิจิทัล อาจทำให้เกิดโอกาส/ข้อจำกัด ความได้เปรียบ/เสียเปรียบทางเศรษฐกิจ สังคมและความมั่นคงปลอดภัยของประเทศ เป็นเหตุให้นานาประเทศทั้งภาครัฐ และภาคเอกชน เร่งศึกษา วิจัย พัฒนา เพื่อสร้างนวัตกรรมจากเทคโนโลยีควอนตัมให้เป็นรูปธรรม เกิดเป็นโอกาสของประเทศ และ/หรือธุรกิจในยุคใหม่ที่ยังไม่มีใครคาดเดาได้ ประเทศไทยจำเป็นต้องเตรียมความพร้อมทั้งสร้างระบบนิเวศ (Ecosystem) พัฒนาระบบโครงสร้างพื้นฐาน รวมทั้งสร้างคนให้พร้อมรับ และสามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีควอนตัมได้หรือไม่

เทคโนโลยีควอนตัมคืออะไร
“ควอนตัม” เป็นสาขาหนึ่งในวิชาฟิสิกส์ 3 สาขาใหญ่ ได้แก่ ฟิสิกส์ดั้งเดิม (Classical Physic) เป็นการศึกษาเพื่อทำความเข้าใจปรากฏการณ์ธรรมชาติ โดยอาศัยการสังเกต ทดลอง หรือวิธีทางตรรกศาสตร์ คณิตศาสตร์ มักเกี่ยวข้องกับสสาร และพลังงานในขนาดที่มองเห็นได้ ฟิสิกส์สัมพันธภาพ หรือ ฟิสิกส์ยุคใหม่ (Modern Physics) มีการค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ และสัมพัทธภาพทั่วไป และ ฟิสิกส์ควอนตัม (Quantum Physics) เป็นการศึกษาความสัมพันธ์ของปรากฏการณ์ของสิ่งที่มีขนาดเล็กระดับอะตอม (ขนาด 1,000 ล้านส่วนของเมตร) โดยได้ค้นพบคุณสมบัติแปลก ๆ อาทิ อะตอมสามารถอยู่ได้หลายตำแหน่งในเวลาเดียวกัน สามารถทะลุผ่านกำแพงได้โดยไม่ต้องกระโดดข้าม อะตอมที่อยู่ไกลสามารถสื่อสารโดยไม่มีการส่งสัญญาณ เป็นต้น

ประโยชน์ของเทคโนโลยีควอนตัม
ควอนตัมเทคโนโลยี ถือได้ว่าเป็นรากฐานของการพัฒนายุคดิจิทัลในปัจจุบัน เป็นการนำทฤษฎีจากฟิสิกส์ควอนตัม มาพัฒนาคิดค้นนวัตกรรม หรือปรับใช้ร่วมกับเทคโนโลยีอื่น ๆ เพื่อให้เกิดประโยชน์ต่อชีวิต เศรษฐกิจ สังคมและความมั่นคงของประเทศ แบ่งออกเป็น 2 ยุค คือ

  1. เทคโนโลยีควอนตัมยุคที่ 1 (Quantum Technology 1.0) เป็นการนำความรู้ด้านปรากฏการณ์ทางธรรมชาติของแสงในระดับโฟตอน (Photon) และอนุภาคขนาดเล็กระดับอะตอมและอิเล็กตรอนมาใช้ เป็นพื้นฐานสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น

    • พฤติกรรมการเลี้ยวเบนของแสงและอิเล็กตรอน นำไปสู่การพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เครื่องสแกนสมอง (MRI) เครื่องฉายรังสีเอ็กซ์
    • ความเข้าใจเกี่ยวกับวัสดุสารกึ่งตัวนำ นำไปสู่การสร้างทรานซิสเตอร์ เป็นส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน และอุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ
    • ความรู้เกี่ยวกับระดับชั้นพลังงาน และกลไกการดูดกลืนและปลดปล่อยพลังงานของอิเล็กตรอน นำไปสู่การสร้างหลอดไฟ LED เลเซอร์ และนำมาประยุกต์เป็นกลไกอ่านเขียนข้อมูลในเครื่องเล่นซีดี (CD) และดีวีดี (DVD)
    • การค้นพบปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect) นำไปสู่การผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์สุริยะ (solar cell) อุปกรณ์รับภาพในกล้องดิจิทัล เครื่องสแกน เซนเซอร์ตรวจวัดระยะห่างในรถ และประตูอัตโนมัติ
  2. เทคโนโลยีควอนตัมยุคที่ 2 (Quantum Technology 2.0) พัฒนาจากองค์ความรู้ทางฟิสิกส์และกระบวนการทางวิศวกรรมศาสตร์ที่ก้าวหน้ามากขึ้น ทำให้สามารถควบคุม และใช้สมบัติเชิงควอนตัมของแต่ละอนุภาค หรือแต่ละสถานะของอนุภาคมาสร้างเป็นเทคโนโลยีควอนตัมยุคใหม่ โดย แบ่งเป็น 4 สาขาหลัก ๆ ได้แก่

    ภาพประกอบ 1: ประเภทของควอนตัมเทคโนโลยี
    *อ้างอิง ข้อมูลจากงานเสวนา มูลนิธิบัณฑิตยสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (บวท.) เรื่อง “เทคโนโลยีควอนตัม – เข้าใจได้ ใกล้ตัวกว่าที่คิด” วันอังคารที่ 26 กรกฎาคม 2565

  • การสื่อสารเชิงควอนตัม (Quantum Communication) คือ การประยุกต์ใช้โฟตอนในการส่งกุญแจด้วยวิธีทางควอนตัมที่เรียกว่า การกระจายกุญแจเข้ารหัสเชิงควอนตัม หรือ QKD (Quantum Key Distribution) ทำให้การสื่อสารมีความมั่นคงปลอดภัยสูง ครอบคลุมถึงการทำธุรกรรมออนไลน์และการทำธุรกรรมการเงินการธนาคารที่ต้องอาศัยการเข้ารหัส
  • มาตรวิทยาและการตรวจวัดเชิงควอนตัม (Quantum Metrology and Sensing) คือ การนำหลักการและสมบัติเชิงควอนตัมมาใช้ในการวัด เช่น การวัดเวลา การวัดความเข้มของสนามแม่เหล็ก การวัดวิเคราะห์เชิงการแพทย์ ซึ่งการวัดเชิงควอนตัมนี้จะให้ความถูกต้องและแม่นยำมากขึ้น เป็นประโยชน์ต่อเทคโนโลยีต่างๆ เช่น เทคโนโลยีการสื่อสารรูปแบบ 5G และ 6G หรือการใช้งานโครงข่ายพิกัดความละเอียดสูงด้วยดาวเทียม (Global Navigation Satellite Systems: GNSS)
  • การจำลองเชิงควอนตัม (Quantum Simulation) เป็นการจำลองปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่เฉพาะเจาะจง เช่น การออกแบบยา เพื่อศึกษา/แก้ปัญหาที่มีวัตถุประสงค์เฉพาะทาง มีการใช้งานน้อยกว่า แต่ชัดเจนมากกว่า เป็นระบบทางควอนตัมระบบหนึ่งเพื่อศึกษาระบบทางควอนตัมอีกระบบหนึ่ง ทำให้เข้าใจได้แม่นยำ รวดเร็ว และถูกต้องมากขึ้น
  • การคำนวณเชิงควอนตัม (Quantum computing) เป็นรูปแบบการประมวลผลทางคณิตศาสตร์ ใช้หน่วยที่เรียกว่าคิวบิต “Qubit” (Quantum Bit) ซึ่งสามารถประมวลผลข้อมูลได้หลายสถานะในตำแหน่งเดียว ทำให้สามารถประมวลผลชุดคำสั่งหลายชุดเสร็จสิ้นในครั้งเดียว ส่งผลให้เกิดการประมวลผลที่เร็วกว่าคอมพิวเตอร์โดยทั่วไปหลายเท่าตัว

จะเห็นได้ว่า ปัจจุบันการใช้งานเทคโนโลยีควอนตัมได้เกิดขึ้นแล้ว ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมา และได้มีการวิจัยและพัฒนาเพื่อใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีควอนตัมในด้านต่าง ๆ มากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของระบบการคำนวณเชิงควอนตัม (Quantum Computing) ซึ่งเป็นการดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอม ใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้ลอยตัวอยู่ในพื้นที่ว่าง แล้วลดอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมลงต่ำกว่า -273 องศาเซลเซียส เพื่อทำให้คิวบิตสามารถมีหลายสถานะพร้อมกัน สามารถประมวลผลข้อมูล และทำการคำนวณ ด้วยการอ่านข้อมูลหลังจากที่นำออกมาจากทรานซิสเตอร์ (Transistor) ทำให้สามารถประมวลผลได้รวดเร็วลดข้อจำกัดของคอมพิวเตอร์ในยุคปัจจุบันได้

การลงทุนด้านเทคโนโลยีควอนตัมจากศักยภาพในการวัด คำนวณ ประมวลผล ส่งผ่าน และเก็บข้อมูลได้อย่างแม่นยำ รวดเร็ว และปลอดภัยมากขึ้น เทคโนโลยีควอนตัมจึงถูกคาดหวังว่าจะกลายเป็นเทคโนโลยีใหม่ เป็นเทคโนโลยีเปลี่ยนโลก ที่จะสามารถปฏิวัติการพัฒนาเชิงเศรษฐกิจ อุตสาหกรรม และสังคมได้ในอนาคต ตัวอย่างเช่น 1) ปี 2559 บริษัท IBM ได้จัดตั้งไอบีเอ็ม คิว เอ็กซ์พีเรียน (IBM Q Experience) เป็นผู้นำรายแรกในการทำวิจัยเกี่ยวกับควอนตัม (Quantum) เป็นบริษัทแห่งแรกที่นำคอมพิวเตอร์ควอนตัมไปไว้บนระบบคลาวด์ เป็นชุมชนผู้ใช้งานที่มีสมาชิกมากกว่า 250,000 คน และในปี 2563 ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์ ไอบีเอ็ม คอวนตัม ฮัมมิ่งเบิร์ด 65-Qubit 2) ปี 2562 Google ได้พัฒนาหน่วยประมวลผล Sycamore ที่มีกำลังการประมวลผลขนาด 54-Qubit 3) ปี 2564 ประเทศจีนได้พัฒนา superconducting quantum computer ชื่อ Zuchongzhi 2 สามารถทำความเร็วได้ถึง 100 sextillion มีกำลังการประมวลผลขนาด 66-Qubit ทั้งนี้ หากพิจารณาจากคุณสมบัติของเทคโนโลยีควอนตัม การพัฒนาด้านคอมพิวเตอร์ระบบควอนตัมที่ผ่านมายังคงอยู่ในช่วงของการเริ่มต้นเท่านั้น ทำให้บริษัท องค์กร และนานาประเทศ ให้ความสำคัญกับการพัฒนา มุ่งลงทุนในการวิจัยมากขึ้น เพื่อค้นหานวัตกรรมหรือการประยุกต์ใช้ที่ตอบสนองความต้องการของมนุษย์มากขึ้น เพื่อสร้างความได้เปรียบทางด้านเทคโนโลยีไปจนถึงด้านเศรษฐกิจและสังคม ดังจะเห็นได้จากภาพตัวเลขอัตราการลงทุนในระดับโลก ดังนี้


ภาพประกอบ 2: ภาพรวมการลงทุนด้านเทคโนโลยีควอนตัมในระดับโลก
ที่มา: https://www.qureca.com/overview-on-quantum-initiatives-worldwide-update-2022/

บทสรุป จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีควอนตัม คือการนำควอนตัมฟิสิกส์ ซึ่งเป็นวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ (Pure Science) หรือธรรมชาติวิทยาศาสตร์ มาประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อการพัฒนาเศรษฐกิจ สังคม และการใช้ชีวิตประจำวัน ช่วยสร้างโอกาสการพัฒนาประเทศ และสิ่งอำนวยความสะดวกอย่างหลากหลาย ซึ่งปัจจุบันก็ยังคงมีข้อจำกัดในเรื่องการผลิต และการประยุกต์ใช้ต่าง ๆ ในส่วนของประเทศไทยแม้มีการนำเทคโนโลยีควอนตัมมาใช้งานแล้ว อาทิ ในภาคบริการการเงิน โดยเฉพาะการนำระบบการคำนวณเชิงควอนตัม (Quantum Computing) มาใช้ในการประมวลผลเพื่อการบริหารจัดการหนี้เสีย การจัดสรรเที่ยวบิน หรือการประยุกต์ใช้กับการจัดการภาคโลจิสติกส์ แต่ยังคงมีข้อจำกัดเรื่องความรู้ความเข้าใจ และขาดโอกาสในการเข้าถึงเทคโนโลยี จึงควรเร่งส่งเสริมให้เกิดความเข้าใจในวงกว้าง พัฒนาความสามารถในการใช้เทคโนโลยีควอนตัมได้อย่างชาญฉลาด ไปจนถึงความสามารถในการผลิตเทคโนโลยีเป็นของตัวเอง พัฒนาระบบนิเวศ รวมถึงสร้างความร่วมมือระหว่างหน่วยงานต่างๆ ทั้งในระดับชาติ และระดับนานาประเทศ เพื่อที่คนไทยจะสามารถเป็นเจ้าของเทคโนโลยี และผลักดันให้เกิดอุตสาหกรรมใหม่ที่ตอบโจทย์ปัญหา และสนับสนุนความมั่นคงของประเทศในระยะยาวต่อไป

นางวนิตา บุญภิรักษ์

ฝ่ายนโยบายและยุทธศาสตร์

สำนักงานส่งเสริมเศรษฐกิจดิจิทัล

อ้างอิง