Quantum Technologies คือการประยุกต์ใช้คุณสมบัติพื้นฐานของแสงและสสารเพื่อสร้างระบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีควอนตัมในยุคปัจจุบัน ไม่ว่าจะเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัม เครือข่ายการสื่อสารควอนตัมและเซ็นเซอร์ควอนตัม ล้วนอาศัยการควบคุมอะตอมเดี่ยวหรืออนุภาคของแสงด้วยความแม่นยำสูง ส่งผลให้เกิดขีดความสามารถทางเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่เหนือชั้น พร้อมทั้งข้อได้เปรียบและความเสี่ยงที่สำคัญต่อความมั่นคงปลอดภัยทางไซเบอร์ ความมั่นคงแห่งชาติและความสามารถในการแข่งขันทางเศรษฐกิจ

ประเภทของเทคโนโลยีควอนตัม

1. Quantum Sensing

การตรวจจับควอนตัมเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันหลักที่ใช้เทคโนโลยีควอนตัมในการวัดค่าต่างๆ เช่น สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า เวลา แรงโน้มถ่วง อุณหภูมิ ความดัน การหมุน ความเร่ง และความถี่ ได้อย่างแม่นยำ เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพในการปฏิวัติวงการต่างๆ เช่น การทำเหมือง การถ่ายภาพทางการแพทย์ และการป้องกันประเทศ ในด้านการทหาร เทคโนโลยีนี้ช่วยยกระดับการนำทาง การตรวจจับภัยคุกคาม และการรับรู้สถานการณ์ โดยคาดว่าการตรวจจับควอนตัมจะถูกนำไปใช้งานเชิงพาณิชย์ได้เต็มรูปแบบในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

2. Quantum Communication

การสื่อสารควอนตัมมุ่งเน้นการสร้างช่องทางการสื่อสารที่มีความปลอดภัยสูง ด้วยการเข้ารหัส ข้อความที่สำคัญรวมถึงการกระจายกุญแจควอนตัม (QKD) สำหรับการส่งข้อความที่ปลอดภัย การเคลื่อนย้ายสถานะควอนตัม และเครือข่ายควอนตัมสำหรับการสื่อสารที่ปลอดภัย

3. Quantum Computing

การคำนวณควอนตัมใช้ qubit ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของข้อมูลควอนตัม ในการประมวลผลข้อมูลเร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปในบางประเภท เทคโนโลยีนี้ช่วยเร่งความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในหลายด้าน เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพโลจิสติกส์และซัพพลายเชน การพัฒนาโครงข่ายประสาทเทียม การจำลองระบบควอนตัมที่ซับซ้อน และการถอดรหัส

สถานการณ์ปัจจุบันของ Quantum Technologies 

ด้านการใช้งาน

การนำเทคโนโลยีควอนตัมมาใช้งานจริงยังคงเป็นเรื่องท้าทาย โดยเฉพาะการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่ต้องรักษาสถานะควอนตัมให้ได้นาน ปัจจุบัน qubit สามารถ 'จำ' ข้อมูลได้เพียงไมโครวินาทีหรือมิลลิวินาที อย่างไรก็ตาม มีความก้าวหน้าในการแก้ปัญหา เช่น การเปลี่ยนจากการใช้ฮาร์ดแวร์ไปเป็นการแก้ไขข้อผิดพลาดด้วยซอฟต์แวร์และสถาปัตยกรรม 

การสื่อสารควอนตัมก็มีความก้าวหน้าเช่นกัน จีนและรัสเซียประสบความสำเร็จในการทดสอบการเชื่อมต่อผ่านดาวเทียมควอนตัมเป็นระยะทาง 3,800 กิโลเมตร และการวิจัยเรื่อง quantum repeater ก็ช่วยเพิ่มระยะทางการสื่อสาร ขณะที่เซ็นเซอร์ควอนตัมถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่เพื่อตรวจหาแร่และเพิ่มประสิทธิภาพการสำรวจ

ด้านการลงทุน

ตามรายงานของ McKinsey ณ ปี 2023 มีการลงทุนในเทคโนโลยีควอนตัมทั่วโลกประมาณ 42,000 ล้านดอลลาร์ ทั้งจากภาครัฐและเอกชน บริษัทเทคโนโลยียักษ์ใหญ่ เช่น IBM, Google, Microsoft และ Tencent ต่างทุ่มทุนมหาศาลในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา หลังจากการลงทุนสูงสุดในปี 2022 เงินทุนเริ่มไหลไปยังสตาร์ทอัพที่มั่นคง ทำให้บริษัทสตาร์ทอัพระดมทุนยากขึ้น ในออสเตรเลีย นักลงทุนยังไม่มั่นใจในระยะเวลาพัฒนาและเทคโนโลยีที่จะได้รับการสนับสนุน แต่รัฐบาลทั่วโลกยังคงแข่งขันกันลงทุน โดยจีนนำโด่งด้วยเงินลงทุนสะสม 15,300 ล้านดอลลาร์ ตามด้วยเยอรมนี 5,200 ล้านดอลลาร์ และสหรัฐอเมริกา 4,300 ล้านดอลลาร์

ด้านบุคลากร

ปัญหาขาดแคลนบุคลากรเป็นอุปสรรคสำคัญ McKinsey พบว่ามีผู้สมัครที่มีคุณสมบัติเพียง 1 คนต่อตำแหน่งงาน 3 ตำแหน่ง แม้ว่าหลายมหาวิทยาลัยจะเปิดสอนหลักสูตรเทคโนโลยีควอนตัม แต่ความต้องการบุคลากรยังคงสูง ในออสเตรเลียจำเป็นต้องเพิ่มหลักสูตรปริญญาเอกเป็น 3 เท่า ภายในปี 2040 เพื่อให้ตอบสนองความต้องการของภาคอุตสาหกรรม ตามรายงานของ Standards Australia และ University of Technology Sydney

ทิศทางของ Quantum Technologies ในอนาคต

อย่างแรกทิศทางของเทคโนโลยีควอนตัมจะเน้นไปที่การก้าวข้ามอุปสรรคทางเทคนิคและการพัฒนาบุคลากรที่มีความเชี่ยวชาญ เทคโนโลยีควอนตัมในปัจจุบันยังต้องการการวิจัยและพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อแก้ไขความท้าทายสำคัญ เช่น การขยายขนาด การแก้ไขข้อผิดพลาด และการควบคุม coherence ของ qubit อย่างแม่นยำ ด้วยความที่เป็นศาสตร์ใหม่ เทคโนโลยีควอนตัมจึงต้องอาศัยความร่วมมือจากหลายสาขา ทั้งด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ เคมี และวิศวกรรมไฟฟ้าเพื่อก้าวข้ามความท้าทายเหล่านี้ได้

นอกจากนี้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพสูงอาจทำให้ระบบเข้ารหัสในปัจจุบันล้าสมัย ความเสี่ยงนี้กระตุ้นให้หลายประเทศร่วมกันพัฒนาอัลกอริทึมเข้ารหัสแบบ post-quantum เพื่อปกป้องข้อมูลในอนาคต โดย NIST กำลังทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญจากทั่วโลกและคาดว่าจะเสร็จสิ้นมาตรฐานใหม่ในปี 2024 อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนผ่านไปสู่ระบบ post-quantum encryption อาจไม่ใช่เพียงแค่การเปลี่ยนอัลกอริทึม แต่ยังต้องพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานใหม่ที่รองรับการเข้ารหัสที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นนี้

กฎระเบียบและข้อกำหนดก็เป็นอีกส่วนสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัม โดยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีนี้ข้ามขอบเขตของแต่ละประเทศ ทำให้หลายประเทศต้องร่วมมือกันกำหนดมาตรฐานและแนวทางที่สอดคล้องกัน แม้แต่ละประเทศอาจให้ความสำคัญต่างกัน เช่น สหรัฐฯ เน้นที่นวัตกรรมและความปลอดภัย สหภาพยุโรปให้ความสำคัญกับการคุ้มครองข้อมูล และออสเตรเลียเน้นเรื่องการค้าและจริยธรรม แต่การบูรณาการมาตรฐานเหล่านี้จะช่วยให้การใช้เทคโนโลยีควอนตัมปลอดภัยและเป็นไปตามจริยธรรมในระดับสากล

ในส่วนของจริยธรรม นักวิชาการเรียกร้องให้มีการกำหนดแนวทางการใช้เทคโนโลยีควอนตัมอย่างมีความรับผิดชอบ โดยต้องคำนึงถึงความเท่าเทียมในการเข้าถึง ความเป็นส่วนตัว และผลกระทบที่เทคโนโลยีนี้อาจมีต่อแรงงานในอนาคต แนวทางนี้ได้รับบทเรียนจากการพัฒนา AI ซึ่งสะท้อนถึงความสำคัญของการป้องกันผลกระทบด้านลบที่อาจเกิดขึ้น