เทระเฮริ์ตกับการประมวลผลข้อมูลที่รวดเร็วฉับไว

          ขึ้นชื่อว่า เทคโนโลยีนั้นอะไรๆก็ดูสะดวกสบายไปสักทุกอย่าง ไม่ว่าจะเป็น คอมพิวเตอร์จากสมัยก่อนที่เครื่องใหญ่เท่ากับห้องนอนห้องนึงจนในณปัจจุบันเหลือเครื่องเล็กและบางมากแต่ยังคงประสิทธิภาพการทำงานไว้ได้อย่างดี แต่ยังมีเทคโนโลยีอีกอันนึงที่เราไม่คิดว่ามันจะสามารถเกิดขึ้นได้จริงๆในโลกยุคปี2000เป็นต้นมา นั่นก็คือ สมาร์ทโฟน และ แท็ปแลต ที่สามารถทำงาน ไม่ว่าจะเป็นส่งอีเมลล์ ดูทีวี เน็ตฟลิกซ์ หรือจะโทรหาคนที่เรารักนั้นได้อย่างสะดวกสบายกว่าแต่ก่อนเป็นอย่างมาก ล้วนแต่เกิดจากการประมวลผลของชิปเซ็ตตัวเล็กๆที่อยู่ภายในเครื่อง ที่ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพได้ดีอย่างเดิม           จนกระทั่งขึ้นปี2019-2020 ได้มีการศึกษาเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยไปมากกว่าเดิม ซึ่งก็คือ ควอนตั้มเทคโนโลยี(Quantum Technology) ไม่ว่าจะเป็นในอุตสาหกรรมทางเคมี ที่นำการสร้างแบบจำลองทางควอนตั้ม(Quantum Simulation)ในการศึกษาโครงสร้างโมเลกุลทางเคมีว่าเหมาะสมไหม รวมทั้งค่าทางพลังงานต่างๆเป็นต้น จนต่อเนื่องมาถึง ควอนตั้มคอมพิวเตอร์(Quantum Computer) ที่ได้นำหลักการทางควอนตั้มมาใช้ในการประมวลผลข้อมูล ซึ่งในระบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั้นยังถูกนำมาพัฒนาและปรับปรุงแก้ไข จนกระทั่งได้มีนักฟิสิกส์จาก Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) และ Lanzhou Universityจากประเทศจีน ได้พัฒนาแนวคิดพื้นฐานการบรรจุข้อมูลในแถบแม่เหล็ก สำหรับการประมวลผลข้อมูลโดยการนำสัญญาณไฟฟ้าที่สั้นที่สุด(Ultrashort electric pulse)ในช่วงคลื่นสัญญาณเทระเฮริ์ตซ์(Terahertz) ที่จะทำให้การประมวลผลข้อมูลไม่ว่าจะเป็น การเขียน การอ่าน หรือ แม้กระทั่งการลบข้อมูลนั้นทำได้อย่างรวดเร็วมากยิ่งขึ้น ซึ่งสามารถหาอ่านเพิ่มเติมได้จากงานวิจัยที่ถูกตีพิมพ์ใน วรสารวิชาการที่ชื่อว่า NPG Asia Materials.           ก่อนอื่นเราจะมาเท้าความที่ว่า แต่ก่อนดั่งเดิมนั้น การบรรจุข้อมูลลงในแถบแม่เหล็กนั้นเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างมากในการอัดข้อมูลไฟล์ที่มีขนาดใหญ่ได้อย่างปลอดภัยที่สุด ซึ่งเป็นสิ่งที่เรายังคงทำอยู่ทุกวันไม่ว่าจะเป็น เซฟงาน ลบงาน ตลอดจนสื่อสังคมโซเชียลที่มีการเซฟข้อมูลผู้ใช้งานลงบนแม่เหล็กอยู่ เนื่องด้วยความปลอดภัยทางข้อมูลส่วนตัวของผู้ใช้ จนกระทั่งมาถึงในยุคที่ใช้ การบรรจุข้อมูลแบบการอัดประจุ(Charge-based data) ดั่งเช่น ในมือถือ แท็ปแลตที่จะเป็นการอัดชุดข้อมูลนั้นๆลงบนการบริการแบบคลาวด์(Cloud Services)แทนการอัดข้อมูลลงบนแถบแม่เหล็กอย่างดั่งเดิม แต่มีปัญหาตรงที่การบรรจุข้อมูลแบบการอัดประจุนั้นชุดข้อมูลที่อยู่ในระบบจะมีระยะช่วงระยะเวลาที่สั้น เพราะ ไม่มีแถบแม่เหล็กที่ใช้สำหรับในการบรรจุข้อมูล อีกทั้ง คลาวด์นั้นยังเสี่ยงต่อการถูกโจรกรรมข้อมูลได้อย่างง่ายมาก แล้วจะทำยังไงให้สามารถบรรจุข้อมูลได้คงทนถาวร และ ปลอดภัยต่อผู้ใช้ ทางทีมวิจัยเลยได้เล็งเห็นปัญหาที่ว่า ในการบรรจุข้อมูลแบบแถบแม่เหล็กดั่งเดิมนั้นจะมีการใช้พลังงานอย่างมากสำหรับการบรรจุข้อมูลสำหรับการประมวลผล อีกทั้งในส่วนของการประมวลผลในแต่ละทีนั้นทำได้ช้า รวมถึงวัสดุที่นำมาใช้ในการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กนั้นมีราคาสูง จึงเลยเป็นโจทย์วิจัยที่ทางทีมวิจัยนั้นต้องการปรับปรุงพัฒนาประสิทธิภาพในการประมวลผล อีกทั้งลดภาระค่าใช้จ่ายอีกด้วย           ซึ่งได้นำมาสู่การศึกษาวิจัยออกแบบการทดลอง เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพในการประมวลผลข้อมูล โดยทำการทดลองโดยการสร้างแบบจำลองบนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยการนำสัญญาณช่วงสั้น(Ultrashort)ในแถบสัญญาณคลื่นช่วงเทระเฮริ์ต(Terahertz)นำไปบรรจุลงในแม่เหล็กทำให้เกิดการไหลวนและเกิดการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในช่วงพิโควินาที ผลการทดลองปรากฏว่า ประสิทธิภาพในการอ่านและเขียนนั้นมีความสามารถในการประมวลผลชุดข้อมูลจำนวนหลายล้านชุดข้อมูลโดยที่ใช้เวลาเพียงแค่วินาที อีกทั้งเกิดลักษณะรูปทรงของคลื่นสัญญาณในการประมวลผลข้อมูลที่เหมาะสมและรวดเร็วในการประมวลผลชุดข้อมูลล้านๆชุดที่เสถียรและสมดุลเป็นอย่างมาก และ ส่วนที่สำคัญเลยส่งผลให้ภาระค่าใช้จ่ายทางพลังงานที่ต่ำอีกด้วย ซึ่ง Berakdarได้กล่าวทิ้งท้ายไว้ว่า ในการทดลองนี้เป็นการค้นพบวิธีใหม่ที่จะปรับปรุงพัฒนาการประมวลผลให้ไวมากยิ่งขึ้น ซึ่งในอนาคตข้างหน้าทางทีมวิจัยนั้นจะพัฒนาต่อยอดโดยการควบคุมการไหลของแม่เหล็กในระดับนาโน และ ยังหารูปแบบวิธีอื่นๆในการนำสัญญาณคลื่นใหม่ๆมาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการบรรจุข้อมูลให้มีประสิทธิภาพที่ดีมากขึ้นกว่าเดิม ซึ่งจะเป็นเทคโนโลยีในการบรรจุข้อมูลแบบใหม่ในอนาคตข้างหน้าอีกด้วย

            คลื่นเทระเฮริ์ต (Terahertz wave) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่อยู่ในระหว่างคลื่นไมโครเวฟและคลื่นอินฟาเรดในช่วงความถี่ 1012 Hz และมีความยาวคลื่นในช่วง 30ไมโครโมเตร ถึง 3มิลลิเมตร เทระ(Tera)นั้นมาจาก คำอุปสรรค์ทางฟิสิกส์ ซึ่งจะได้ค่าอยู่ที่ 1012 ซึ่งคลื่นเทระเฮริ์ตนั้นสามารถทะลุทะลวงฉนวนไฟฟ้า และ อีกทั้งยังสามารถตรวจจับวัตถุและระบุสารเคมีได้มากมายอีกด้วย อีกทั้งคลื่นเทระเฮริ์ตนั้นยังปลอดภัยต่อมนุษย์ และสามารถนำไปใช้ในวงการอุตสาหกรรมมากมายไม่ว่าจะเป็น ด้านการเกษตรและอาหารใช้ในการตรวจหาคุณภาพของอาหาร ไม่ว่าจะเป็นด้านการแพทย์ใช้ในการตรวจสอบโรคต่างๆไม่ว่าจะเป็น มะเร็ง การบาดเจ็บทางร่างกายต่างๆ แม้กระทั่งด้านการสื่อสารไร้สายที่จะทำให้ การส่งข้อมูลไร้สายนั้นรวดเร็วทันใจ ที่สามารถส่งข้อมูลได้ถึง 10Gbps ซึ่งในอนาคตข้างหน้าถ้าคลื่นเทระเฮริ์ตได้รับการวิจัยและต่อยอดสามรถนำไปใช้กับชีวิตประจำวันได้แล้ว จะทำให้เทคโนโลยีมาส่งผลให้ผู้คนและประชาชนอย่างเรานั้นสะดวกสบายมากยิ่งขึ้นกว่าเดิมที่เป็นอยู่
 
 

อ้างอิง

• https://phys.org/news/2020-07-spintronics-faster-ultrashort-electric-pulses.html
• https://www.nature.com/articles/s41427-020-0217-8
• https://medium.com/vcharkarndotcom/คลื่นเทระเฮิรตซ์-terahertz-waves-b270284d6996