ควอนตัมคอมพิวเตอร์กับการวิเคราะห์อนุภาคพลังงานสูง

          ในโลกปัจจุบัน ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี และ วิจัยทางวิทยาศาสตร์นั้นไปไกลกว่าเมื่อก่อนเป็นอย่างมาก ย้อนไปเมื่อประมาณ2600ปีก่อนคริสตกาล ชาวจีนได้คิดค้นเครื่องมือที่ใช้ในการคำนวน ที่เรียกกันว่า ลูกคิดขึ้น เพื่อใช้ในการคิดคำนวณ และ ทำการค้าขายกับผู้คนทั้งใน และ ต่างประเทศ จนกระทั่งในปีพ.ศ.2185 ได้มีนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ที่เรารู้จัก และคุ้นหูกันดี กับหน่วยวัด ความดัน ที่มีชื่อว่า เบล ปาสคาล(Blaise Pascal) ได้คิดค้นและออกแบบเครื่องช่วยคำนวนโดยนำหลักการหมุนของฟันเฟืองมาใช้ในระบบด้วย

            จนกระทั่ง วิวัฒนาการทางเทคโนโลยี ก้าวกระโดดไปอย่างรวดเร็วจนถึงในปี พ.ศ.2488 ถึง พ.ศ.2501 เป็นยุคแรกของคอมพิวเตอร์ที่ใช้ระบบหลอดสุญญากาศในการประดิษฐ์คิดค้น ซึ่งใช้กำลังไฟฟ้าสูงมาก ทำให้หลอดขาดบ่อย รวมถึงภาษาที่ใช้ก็ซับซ้อนมากไป เช่น อินิแอค(Eniac) ที่มีขนาดใหญ่เกือบเท่าห้องๆนึงเลยว่าได้

            จนกระทั่งเข้าสู่คอมพิวเตอร์ยุคที่5 ที่มนุษย์นั้นพยายามคิดค้นและวิจัย เพื่อทำให้กระบวนการคิด เหตุผล รวมถึงการตัดสินใจของคอมพิวเตอร์ สามารถแก้ปัญหาได้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเป็น ทางด้านปัญญาประดิษฐ์ หรือที่เรารู้จักกันดีว่า AI (Artificial intelligent) รวมถึง ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ และ ควอนตัมคอมพิวเตอร์อีกด้วย จนเมื่อปีที่แล้วได้ถือกำเนิด ควอนตัมคอมพิวเตอร์ จากทางด้าน google และ ibm สู่สายตาประชาชน ตื่นเต้นเป็นอย่างมาก
            เมื่อควอนตัมคอมพิวเตอร์ได้ถือกำเนิดขึ้น ทำให้เกิดการคิดค้นและวิจัย โดยการนำหลักการทางด้านควอนตัมคอมพิวเตอร์ ไปศึกษาในด้านสายงานต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น quantum computing ในการจัดเก็บข้อมูล quantum circuits ที่ใช้หลักการทางควอนตัมมาช่วยในการออกแบบและคิดค้นระบบวงจรให้มีประสิทธิภาพในการลด หรือ ขยายสัญญาณได้ดีมากยิ่งขึ้น จนกระทั่งได้มีนักวิจัยจาก Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ได้เกิดแนวความคิดที่จะนำ ควอนตัมคอมพิวเตอร์นั้นไปทำการศึกษาอนุภาคพลังงานสูงจากอวกาศเป็นการศึกษาวิวัฒนาการทางควอนตัมคอมพิวเตอร์ไปอีกระดับ แต่ยังติดปัญหาบางประการเช่น การแผ่รังสีจากอวกาศนั้นสร้างปัญหาอย่างใหญ่หลวงสำหรับควอนตัมคอมพิวเตอร์ เพราะว่า รังสีคอสมิกจะไปรบกวนให้ระบบเหล่านั้นเกิดการเปราะบางและชำรุด รวมถึงขีดจำกัดในการคำนวณในแต่ละขั้นตอนอีกด้วย


          ก่อนอื่นเราจะต้องมาเกริ่นนำกันก่อนว่า ควอนตัมคอมพิวเตอร์นั้นเกิดจากไร ควอนตั้มคอมพิวเตอร์นั้นเกิดจากส่วนเล็กๆที่เราเรียกว่า คิวบิต(qubit)เป็นหน่วยเล็กมากๆ เล็กยิ่งกว่า bit ที่มีในคอมพิวเตอร์และ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซะอีก โดยที่ตรรกะความจริงของ บิตนั้นจะมีค่า 0 หรือ 1 เท่านั้น แตกต่างจาก คิวบิตที่มีลักษณะตรรกะที่มีทั้ง 0และ1 ในเวลาเดียวกัน รวมทั้งคิวบิตนั้นยังใช้ในสำหรับการประมวลผล วิเคราะห์รวมถึงการจัดเก็บข้อมูลอยู่ในคิวบิตนี้ ซึ่ง Brent VanDevender และ ทีมวิจัยนั้นได้นำคิวบิต เป็นจำนวน2คิวบิตนั้น มาทดสอบการแผ่รังสีในสภาวะแวดล้อมที่มีผลต่อ โคฮีเร้นของเวลาโดยอ้างอิงคิวบิตจากสภาพตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเจ้าสภาพตัวนำยิ่งยวดนี้จะใช้คู่อิเล็กตรอนในการนำพาประจุภายในระบบ

            จากผลการทดลองทางทีมวิจัยพบว่า เบื้องหลังของการแผ่รังสีโดยที่มาจากการสลายตัวนิวเคลียร์ธาตุโดยที่จะเกิดขึ้นตามธรรมชาติในบางส่วนของวัสดุ และ จากรังสีคอสมิกที่ทำให้เกิดการเจาะทะลุจนคู่อิเล็กตรอนนั้นเกิดการพังไปอย่างสิ้นเชิง อีกทั้งการแผ่รังสีนั้นไม่ได้เป็นปัญหาสำหรับควอนตัมคอมพิวเตอร์แต่เพียงอย่างเดียว เพราะว่า ยังมีแหล่งกำเนิดของคลื่นรบกวนอื่นๆที่แพร่หลายเป็นอย่างมาก อีกทั้งลิมิตแฟคเตอร์ที่ใช้ในการคำนวณอีกมากมาย ซึ่งจะถูกปรับปรุงและพัฒนาต่อไปในอนาคต อีกทั้งในอนาคตข้างหน้าอาจจะมีการนำควอนตัมคอมพิวเตอร์ไปใช้ร่วมกันกับอุนภาคมืด(dark matter) หรือ นิวทรีโน ที่มีความสามารถในการพังทลายคู่อิเล็กตรอนที่สูงในการศึกษาวิเคราะห์คุณสมบัติ และ การเคลื่อนที่ต่อไปได้ในอนาคต Ben Loer ได้กล่าวไว้

ที่มา

• https://www.newscientist.com/
• https://www.nature.com/articles/s41586-020-2619-8
• https://www.scientificamerican.com/article/quantum-computing-may-be-closer-than-you-think
• https://www.ibm.com/quantum-computing/learn/what-is-quantum-computing/