เกร็ดความรู้จาก Mini Series 1 ใน 5 ตอน ของ QuBiz สู่การประยุกต์ว่าเราจะใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี Quantum ให้เกี่ยวข้องกับ Business ได้อย่างไร

ดั้งเดิมหลายคนอาจมองข้อมูลความรู้ด้านฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ และ Quantum ว่าดูเป็นเรื่องที่ไกลตัว แต่เมื่อ ดร.ธิปรัชต์ โชติบุตร อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และผู้ร่วมก่อตั้ง QTFT (Quantum Technology Foundation of Thailand) ผู้ที่หลงใหลและศึกษาในด้าน Quantum มานานได้มาให้ความรู้เพิ่มเติมกับเรา เราก็เห็นความเป็นไปได้ที่จะนำ Quantum มาใช้ได้จริงโดยเฉพาะในด้านที่เกี่ยวข้องกับธุรกิจได้มากขึ้น

เทคโนโลยี Quantum คืออะไร 

Quantum คือคุณสมบัติของอนุภาคที่มีขนาดเล็กมาก ๆ ในระดับอะตอม 

ด้วยความที่สมบัติของอนุภาคที่เล็กขนาดนั้น แตกต่างจากสมบัติที่เราเห็นทั่ว ๆ ไป ทำให้การศึกษาในเรื่องนี้เป็นเหมือนการเปิดโลกใหม่ที่เราไม่เคยรู้จักเลย

คุณสมบัติแห่งความแปลกที่เจอนั้นแบ่งได้เป็นสามคุณสมบัติ คือ

• Wave Particle Duality
• Superposition
• Entanglement

คุณสมบัติแรก Wave Particle Duality เมื่อก่อนเราจะคิดว่า อนุภาคจะเหมือนลูกปิงปองที่เด้งไปมาเมื่อโดนกระทบ มีจุดที่อยู่ที่แน่นอนตายตัว แต่จริง ๆ อนุภาคในระดับนั้น กลับมีรูปแบบต่างจากที่เรารู้จัก ประพฤติตัวแบบคลื่น มีการแทรกสอด หักล้าง และเลี้ยวเบนได้ เห็นได้จากการทดลองที่ยิงอะตอมผ่านช่องสลิทคู่ใน Double slit experiment อนุภาคที่ออกมาจากช่องสลิทจะออกมาเป็นริ้วคลื่นที่ฉาก

คุณสมบัติที่สอง Superposition คือการที่ตัวอนุภาคอยู่ในหลายตำแหน่งพร้อม ๆ กัน ในเวลาเดียวกันได้ ไม่เหมือนกับในโลกกายภาพที่ตาของเราจะเห็นว่าสิ่งของสิ่งหนึ่งย่อมอยู่ได้แต่ในที่ใดที่หนึ่งเท่านั้น

ส่วนคุณสมบัติที่สาม Entanglement คือการมีความพัวพันกับ Quantum อีกตัว เมื่อมี Quantum สองตัวมา entangled กัน มันจะสื่อถึงกันและเปลี่ยนคุณสมบัติตามกันได้ เวลาเราทำอะไรกับ Quantum ตัวหนึ่ง อีกตัวหนึ่งก็จะสัมพันธ์กันไม่ว่าจะอยู่ห่างไกลเท่าไหร่ก็ตาม ตราบใดที่มีการ entangled กันอยู่

สรุป

• ในโลก Quantum เรามีสถานะเป็นทั้งอนุภาคและคลื่น (Wave Particle Duality)
• Quantum อยู่ได้หลายที่พร้อมกัน ในเวลาเดียวกัน (Superposition)
• Quantum มีความพัวพันกัน แม้ว่าจะอยู่ห่างกันก็ตาม (Entanglement)

กฎของควอนตัม เป็นกฎที่ประหลาดมาก แต่ถ้าเราควบคุมให้กฎประหลาดเหล่านี้มาอยู่ในขอบเขตที่ใช้งานได้ เราก็จะกลายเป็นผู้พลิกเทคโนโลยีได้เลย อย่างที่เห็นในการเปลี่ยนผ่านตั้งแต่ยุคกำเนิดเครื่องจักรความร้อน 

ยุค Quantum 1.0 

จริง ๆ นั้นทุกคนเคยใช้ประโยชน์จาก Quantum มาแล้วโดยที่ไม่รู้ตัว ตั้งแต่เราพบ Quantum เราก็มีการนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์โดยตลอด จนสหรัฐอเมริกาสามารถมี GDP นำหน้าหลายชาติในช่วง 1990 ได้นั่นก็เพราะการทุ่มทุนวิจัยและพัฒนาใน Quantum มาแล้ว

ตัวอย่างอุปกรณ์ที่ต่อยอดมาจากองค์ความรู้ด้าน Quantum

• Transistors/Integrated Circuits
• เทคโนโลยี Laser
• เทคโนโลยี Nuclear
• Magnetic Resonance Imaging (MRI) หรือ การแสกนร่างกายด้วยการตอบสนองทาง Quantum

ที่เราเรียก Quantum 1.0 เพราะเป็นการใช้ประโยชน์จาก Quantum ในยุคแรก ยังไม่สามารถใช้คุณสมบัติ Superposition และ Entanglement ได้อย่างเต็มที่

จนเมื่อนักวิทยาศาสตร์ 3 คน คือ Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji และ William D. Phillip นำอนุภาค Quantum มาทดลองโดยควบคุม Quantum แบบอะตอมเดี่ยว ทำให้เราสามารถใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติ Superposition และ Entanglement ได้มากขึ้น ผลของการค้นพบนี้ทำให้ทั้งสามคนได้รับรางวัล Nobel Prize ในปี 1997 สาขาฟิสิกส์

ทิศทางเทคโนโลยีที่กำลังเป็นไปสู่ Quantum 2.0 

พอเราปลดล็อกคุณสมบัติ Superposition และ Entanglement ได้มากขึ้น เราก็สามารถสร้าง Disruption ในเทคโนโลยีได้เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นหัวใจหลักของความก้าวหน้าในยุค Quantum 2.0 ที่สามารถแบ่งเป็นหัวเรื่องตามความก้าวหน้าด้านต่าง ๆ ได้ตามนี้

• Quantum Sensing หรือ Quantum Metrology

เป็นการสร้างเครื่องมือวัดความเปลี่ยนแปลงในระดับอะตอม ทำให้เราสามารถตรวจจับสิ่งต่าง ๆ ในโลกกายภาพได้ละเอียดแม่นยำมากขึ้น โดยประยุกต์มาจากข้อเท็จจริงด้านทฤษฎีสัมพันธภาพของ Albert Einstein ที่ว่า ยิ่งเราอยู่ในจุดที่แรงดึงดูดสูง เวลาก็จะยิ่งผ่านไปช้าลง ทำให้เราสามารต่อยอดเป็นนวัตกรรมต่าง ๆ ได้เช่น

 - Atomic Clock ที่มีความละเอียดมากโดยผิดเพี้ยนเพียง 1 วินาที เมื่อเวลาผ่านไป 15,000 ล้านปี

- GPS ที่แม่นยำโดยเวลาที่คลาดเคลื่อนน้อยลง มีความละเอียดในระดับมิลลิเมตร ขนาดที่ว่ามดขยับก็ยังสามารถรับรู้ได้

- วัดอุณหภูมิของกลุ่มเซลล์ได้ เพื่อเก็บข้อมูลในด้าน Biotech ให้มีประโยชน์ต่อการแพทย์มากขึ้น

• Quantum Communication

เป็นการสร้างความปลอดภัยในการสื่อสารโดยอาศัยคุณสมบัติ Entanglement ระหว่าง Quantum 2 ตัว เพื่อสร้าง Quantum Secured Communication ที่จะไม่มีใครสามารถดักฟังได้ มีตัวอย่างที่ทำสำเร็จแล้วในการประชุมระดับนานาชาติที่มีการใช้ Quantum Encrypted Video Call ระหว่างจีน-ออสเตรีย ในปี 2017 คุณสมบัติด้านความปลอดภัยนี้ก็เป็นสิ่งที่หลายประเทศให้ความสนใจเป็นอย่างมาก

• Quantum Simulation & Computing

สิ่งนี้เป็นเหมือนจอกศักดิ์สิทธิ์ของการ Disruption ที่สามารถนำไปต่อยอดใน Quantum 2.0 ให้สมบูรณ์ เป็นการนำเอาคุณสมบัติด้าน Superposition มาใช้ประโยชน์ ซึ่งปกติถ้าเป็นระบบ Digital จะเป็นการใช้ค่า 0 และ 1 เพื่อแทนคำสั่งว่า มี/ไม่มี หรือ Yes/No ในการประมวลผลและมีหน่วยข้อมูลเป็น Bit

แต่ในโลก Quantum ที่อนุภาคมีสถานะได้หลายสถานะ และปรากฎในหลายๆ ที่ได้พร้อมกัน เมื่อแทนค่า 0 และ 1 นั้น Quantum จะสามารถมีสถานะที่เป็นได้ทั้ง 0 และ 1 หรือ Yes/No ได้ในเวลาเดียวกัน ทำให้เราสามารถเปลี่ยนแปลงความสามารถในการประมวลผลคอมพิวเตอร์ หรือระบบการเรียนรู้อื่น ๆ ได้กว้างมาก ทั้งนี้การจัดเก็บข้อมูลของ Quantum มีหน่วยข้อมูลเป็น Qubit

ตัวอย่างความคืบหน้าของการใช้งาน Superposition ที่เกิดขึ้น

- Google สามารถสร้างระบบ Quantum Advantage โดยใช้ Superconducting Circuit ที่จำลองอุณหภูมิ -273 องศา เพื่อให้ Quantum ได้แสดงศักยภาพได้อย่างเต็มที่ ทำให้ประมวลผลได้เร็วประมาณ 200 วินาที ซึ่งเร็วกว่า Supercomputer ที่เร็วที่สุดของ IBM ในยุคนั้น ที่ต้องใช้เวลาในการคำนวณโจทย์เดียวกันถึง 2 วัน

- Quantum Optimization ช่วยแก้ปัญหาที่ Digital Computer ทำได้ยากให้สามารถทำได้ง่ายขึ้น เช่นการคำนวณเส้นทางจากความน่าจะเป็นในการส่งของระหว่างบ้านแต่ละหลังเพื่อให้เลือกเส้นทางที่จะประหยัดและดีที่สุดในการส่งของ

- Quantum for Chemistry ปกติการทดลองสูตรยาจะอาศัยการสุ่มเพื่อสร้างสารตัวยาให้ได้สักตัว (Bottle Neck) การใช้ Quantum จำลองโครงสร้างทางเคมีจะช่วยประหยัดเวลาและประหยัดทุน เพราะคุณสมบัติของเคมีก็คือคุณสมบัติเดียวกับกฎของโมเลกุลซึ่งมีอยู่ใน Quantum อยู่แล้ว ช่วยขจัดการสุ่มทดลองที่สร้างความซ้ำซ้อนในระหว่างการทดลองยา

สิ่งนี้จะเป็นปรากฎการณ์ที่เปลี่ยนแปลงกฎเดิมๆ ของโลก เป็นเหมือนยุคบุกเบิกที่ทำในสิ่งที่ระบบ Digital ทำไม่ได้ แต่ Quantum ทำได้

แต่ละประเทศลงทุนกับ Quantum ไปแค่ไหน และมีความคืบหน้าเป็นอย่างไรบ้าง

ในบางประเทศที่มี R&D ด้าน Quantum ในระดับพันล้านดอลลาร์ มีตัวอย่างประเทศที่เด่น ๆ ได้แก่

- จีน นับว่าเป็นประเทศที่มีเงินทุนหนาที่สุดในการวิจัย Quantum
- สหภาพยุโรปก็ได้สร้าง Roadmap การวิจัยร่วมกัน
- ที่แคนาดาเองมี Quantum Valley โดยเฉพาะ
- และในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ที่ลงทุนด้านนี้มากสุดคือที่ สิงคโปร์

แล้ว Quantum ในประเทศไทยอยู่จุดไหนแล้ว

ตามจริงประเทศไทยเราเพิ่งจะหันมานิยมศึกษา Quantum ในไม่ถึง 2 ปีนี้เอง โดย ดร.ธิปรัชต์ได้ให้ข้อมูลว่าทาง QTFT ได้รับความร่วมมือกับ Fujitsu เมื่อปลายปี 2021 ได้จำลองการสร้าง Digital Annealer เพื่อวิเคราะห์โลจิสติกส์ใหม่ของบริษัท โดยอาศัย Digital Optimization ที่ถึงแม้จะยังสร้างควอนตัมที่แท้จริงยังไม่เสถียร แต่ก็จำลองระบบดิจิตอลให้ใกล้เคียงกับ Quantum ให้มากที่สุด เปรียบเหมือนยุคแรกที่ยังไม่มี AI ที่สมบูรณ์ แต่มีการจำลอง GPU ให้มีความละเอียดและสมจริงมากที่สุด

นอกจากนี้ QTFT ยังได้ความร่วมมือจาก Fintech คือ KBTG (KASIKORN Business-Technology Group) ของกสิกรไทย ซึ่งได้ออกแบบ Quantum Algorithm มาเพื่อช่วยลดหนี้เสียในการปล่อยกู้ของธนาตาร และยังใช้ประโยชน์จาก Quantum Optimization มาหาความน่าจะเป็นของวิธีกำจัดหนี้เสียที่ดีที่สุดโดยไม่ให้ ecosystem การปล่อยกู้ต้องเสียหาย ลดการฟ้องน้อยลงและได้เงินคืนจากลูกหนี้มากขึ้น

การวิจัยในสถาบันการศึกษาเอง ก็มีความตื่นตัวในเรื่องนี้ เช่นที่กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) ก็ได้สร้าง roadmap เป็นระยะเวลา 10 ปี จากนักวิจัยกว่า 50 คนในหลายมหาวิทยาลัยเพื่อพัฒนาองค์ความรู้ด้าน Quantum ร่วมกัน และในอนาคตยังมีการเตรียมความพร้อมเพื่อเปิดหลักสูตรด้าน Quantum อีกด้วย สิ่งเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเรามีนักวิจัยหลากหลาย และกำลังก้าวขึ้นไปพร้อมๆ กับในระดับนานาชาติเช่นกัน

ติดตามรับฟัง Podcast ได้ที่