เทคโนโลยีควอนตัมคอมพิวเตอร์ (Quantum Computer)

เมื่อเทคโนโลยีการพัฒนา CPU เกือบจะเดินมาถึงทางตัน ทั้งขนาดทรานซิสเตอร์ที่ปัจจุบันอยู่ที่ 7 นาโนเมตร และการที่จะพัฒนาให้เล็กกว่านี้เป็นเรื่องที่แทบจะเป็นไปได้ยาก วิทยาศาสตร์แขนงใหม่จึงเป็นหนทางในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ใน Generation ใหม่ ซึ่งหนึ่งในนั้นคือ Quantum Computer

เทคโนโลยี Quantum เกี่ยวข้องกับ อนุภาคขนาดเล็กมากๆ ที่มีคุณสมบัติสองอย่างคือ

1. Superposition (สภาวะทับซ้อน) คืออะตอมจะมีสองสถานะในเวลาเดียวกัน หรืออะตอมตัวหนึ่งสามารถอยู่หลายตำแหน่งได้ในเวลาเดียวกัน
2. Entanglement (การพัวพันเชิงควอนตัม) อนุภาค Quantum มี Spin หรือคุณสมบัติ Spin Up และ Spin Down เมื่อมีการเชื่อมอนุภาค quantum เข้าด้วยกัน หรือ collapse จะทำให้อนุภาคทั้งสอง เกิดการ Entanglement กัน ยิงโฟตอนเข้าไปแยกอนุภาคออกจากกัน หรือยิงโฟตอน 1 อนุภาคเข้าไปยังเครื่องแยกอนุภาค เมื่อส่วนนึงทำการสำรวจสภาวะแล้วเป็น + อีกส่วนจะเป็น – “ทันที” แม้ว่าทั้งสองอนุภาคจะอยู่ห่างไกลกันแค่ไหนก็ตาม ไอสไตน์เรียก ปรากฎการณ์นี้ว่า “Spooky, action at a distance” หรือปฎิสัมพันธ์ระยะไกลราวกับโดนผีหลอก (EPR paradox)

เราจะใช้ Spin ใน Quantum แทนค่า Bits ในปัจจุบันหรือที่เรียกกันว่า Qubit โดย 1 Qubit มีค่าเท่ากับ 2 ยกกำลัง N

ในงาน Google I/O ศุนทัร ปิจไช (Sundar Pichai) ประธานบริหารของบริษัทกูเกิ้ลได้ประกาศว่า ทาง Google สามารถสร้าง Quantum Computer ขนาด 53 Qubits โดย Google เองนั้นใช้ Superconductor Processor หรือตัวนำยิ่งยวดที่ชื่อว่า Sycamore เพื่อลดอุณหภูมิจนถึง 20 mK (milli-Kelvin) หรือ -273.13 Celsius เพื่อสร้างสถานะ Qubit ด้วยสภาวะของ Superconductor ตีพลังงานไฟฟ้าเพื่อให้อิเล็คตรอนเกิดสภาวะ Quantum Superposition หรือ spin 0 และ 1 กลับไปมาอย่างรวดเร็ว จนสามารถประมวลผล algorithm ของ Schrödinger-Feynman ระดับสูงที่ Supercomputer ของ IBM ใช้เวลา 1 หมื่นปีได้เพียง 200 วินาทีเท่านั้น (จริงๆ แล้ว ทาง IBM ได้ออกมาแย้งแล้วว่า Supercomputer ของ IBM ใช้เวลาเพียง 2 วันครึ่งเท่านั้น และยังคงต้องใช้ Hard disk ในการเขียนผลลัพธ์ขนาดใหญ่มาก)

และทางประเทศจีนเองก็มีการสร้าง Quantum Computer ชื่อว่า Jiuzhang โดยใช้วิธีที่แตกต่างกัน คือใช้เครื่องมือจัดลำแสงโฟตอน เรียกว่า Quantum computational advantage using photons ประกอบด้วย 300 beam splitters, 75 mirrors แบบ Gaussian Boson sampling สามารถประมวลผลได้ภายใน 200 วินาที เร็วกว่า Supercomputer ในปัจจุบันถึง 2.5 พันล้านปีเลยทีเดียว

หาก Quantum Computer สามารถใช้งานได้จริงนั้น จะมีทั้งประโยชน์และโทษแน่นอน ซึ่งประโยชน์ของการนำ Quantum Computer มาใช้มีมากมาย ในแง่การประมวลผล Machine learning ที่สามารถนำ Big Data ขนาดใหญ่มากๆ มาสร้าง Model เพื่อ Prediction ภายในเวลาไม่กี่วินาที หรือ ประโยชน์ในทางการแพทย์เช่น สามารถประมวลผลข้อมูล DNA ของแต่ละคนเพื่อนสร้างยารักษาโรคที่เหมาะสมกับคนคนนั้นขึ้นมาได้ หรือแม้แต่การแยกเซลล์มะเร็งออกจากร่างกายมนุษย์ก็สามารถทำได้ภายในเวลาไม่กี่วินาที

ส่วนปัญหาที่อาจจะเกิดขึ้นถ้า Quantum Computer ถือกำเนิดขึ้นมาจริงๆ คือ Quantum Computer สามารถถอดรหัสธุรกรรมทางการเงินของคนทั้งโลกได้ภายในไม่กี่วินาที นั่นหมายความว่า Hacker ที่มี Quantum Computer ในมือสามารถขโมยเงินของคนทั้งโลกได้ภายในไม่เกิน 1 ชั่วโมง ต่อให้เงินของคุณจะอยู่ในกระเป๋า Crypto ที่ป้องกันดีแค่ไหนก็ตาม

แต่อย่างไรก็ตามเทคโนโลยี Quantum Computer ในปัจจุบันยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยเท่านั้น คาดว่าจะสามารถนำมาใช้งานได้จริงในอีก 50 ปี ข้างหน้า หรืออาจจะเร็วกว่านั้นก็ได้ แต่คงไม่ใช่ภายใน 10 ปี หรือ 20 ปีนี้แน่นอน