คอมพิวเตอร์ควอนตัมคืออะไร ส่งผลกับโลกของเรายังไง?

ปรากฏการณ์เชิงควอนตัม (Quantum Computing) ซึ่งเป็นหลักการทางฟิสิกส์ ที่เราเคยได้ยินกันมาเนิ่นนานจนเหมือนเป็นเรื่องไกลตัวมาก แต่ในปัจจุบัน กลับใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากกว่าที่คิดไว้มากมาย ซึ่งตอนนี้บริษัทยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีไม่ว่า กูเกิ้ล, ไมโครชอฟท์, ไอบีเอ็ม หรือประเทศมหาอำนาจ เช่น สหรัฐอเมริกา จีน และยุโรปต่างทุ่มทุนในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้อย่างเอาจริงเอาจัง

คอมพิวเตอร์เชิงควอนตัม คือ ความเร็วของคอมพิวเตอร์ในอดีตถึงปัจจุบันเกิดจากการพัฒนาให้ระบบประมวลผลมีขนาดเล็กลงและเร็วขึ้นเรื่อยๆ (คอมพิวเตอร์ในยุคแรกที่เคยใหญ่เท่าห้องหนึ่งห้องจึงมีขนาดเล็กลงเหลือแค่ฝ่ามือ) แต่ปัญหาคือเมื่อพัฒนาไปถึงจุดหนึ่ง ถ้าอยากเล็กไปมากกว่านี้จะต้องเล็กลงไปถึงระดับอะตอม

ลักษณะของคอมพิวเตอร์ควอนตัม ความคล้ายคลึงกันอย่างน่าประหลาด ระหว่างภาพซีเปียของคอมพิวเตอร์คลาสสิครุ่นแรกกับวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวแรก ที่ผสมผสานรวมกันจนกลายเป็นเครื่องมืออย่างที่เห็นในทุกวันนี้ แต่ภายใต้โครงสร้างเหล่านั้นกลับเต็มไปด้วยเทคโนโลยีสุดล้ำเกินกว่าที่คนทั่วไปจะจินตนาการได้

ความแตกต่างของคอมพิวเตอร์ควอนตัม กับคอมพิวเตอร์ทั่วไปคือ คอมพิวเตอร์ปัจจุบัน ใช้ระบบบิต (Bit) หรือก็คือระบบ 0 หรือ 1 พอเราบอกว่ามีรูปภาพขนาด 1 เมกกะไบต์ แปลว่าเรามีรูปภาพขนาด 8 ล้านบิต ทีนี้การประมวลผลแบบ 0 หรือ 1 ของคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน ก็เหมือนกับการไปได้แค่ซ้ายหรือขวา แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัม สามารถคุมกระแสซ้ายกับขวาได้พร้อมกันเลย จึงสามารถจัดเก็บข้อมูลเป็นทั้ง 0 และ 1 ได้ในเวลาเดียวกัน ซึ่งเราเรียกกันว่า คิวบิต (Qubit) เมื่อระบบไม่เหมือนกัน ทั้งวิธีการใช้โปรแกรม ภาษา ก็ต้องแตกต่างกันออกไป สิ่งที่แตกต่างมากที่สุดคือ ถ้าเราเพิ่ม 1 คิวบิตเข้าไป พาวเวอร์ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณ ควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่คำนวณได้เร็วยิ่งกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลายพันเท่านั้น จะช่วยให้คนเราไขปัญหาซับซ้อน เช่นสามารถจะคิดค้นยารักษาโรคชนิดใหม่ได้เร็วขึ้น ปลดล็อกระบบความปลอดภัยที่เข้ารหัสไว้แน่นหนา ออกแบบวัสดุใหม่ ๆ รวมทั้งพัฒนาปัญญาประดิษฐ์ที่มีความฉลาดสูงยิ่งขึ้นได้อีกด้วย

เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์รูปแบบใหม่ที่อาศัยปรากฏการณ์เชิงควอนตัมในการช่วยประมวลผลข้อมูล ส่งผลให้เกิดการประมวลผลที่เร็วกว่าคอมพิวเตอร์โดยทั่วไปอย่างมหาศาล ทำให้เราได้เห็นมูลค่าการลงทุนหลายพันล้านดอลลาร์จากบริษัทยักษ์ใหญ่ที่เข้ามามีส่วนเกี่ยวข้อง และยังเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีการเติบโตเร็วที่สุด ตัวอย่างของ คอมพิวเตอร์ควอนตัม ที่กำลังอยู่ในช่วงของการพัฒนานั่นก็คือชิปควอนตัม (Quantum Chip) ขนาด 72-Qubit ของ Google ที่มีชื่อว่า Bristlecone ซึ่งนับว่าเป็นชิปควอนตัมที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยมีการประกาศมา เมื่อเทียบกับชิปของคู่แข่งรายอื่นๆ ที่มีขนาดประมาณ 50-Qubit โดยชิปดังกล่าวได้รับการเปิดเผยในงานประชุมประจำปี American Physics Society ที่ Los Angeles เมื่อเดือนมีนาคม ปี 2018 และแม้ว่ามันจะเป็นชิปที่ทรงพลัง แต่ก็ยังไม่ได้เป็นตัวแทนของการพัฒนาแบบก้าวกระโดดที่จำเป็นในการเอาชนะคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิคที่เร็วที่สุดในขณะนี้

อุปสรรคในการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมคือ การที่ตอนนี้ควอนตัมเทคโนโลยียังอยู่ในแล็บสเกล ควอนตัมเทคโนโลยีไม่ได้เพิ่งเกิด มันเกิดมานานแล้ว แต่เทคโนโลยีต่างๆ ที่จะไปรองรับยังไม่สามารถทำในเชิงพาณิชย์ได้จริง เช่น ถ้าจะใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัม เราต้องทำให้มันเย็นมากๆ เย็นแบบเกือบ 0 องศาสัมบูรณ์ คือติดลบเกือบ 270 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นระดับที่ต่ำกว่าอวกาศนอกโลก การทำให้เย็นเพื่อลดสิ่งรบกวน (Noise) ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ถ้ามีสิ่งรบกวนมากก็จะคำนวณผิดพลาด ด้วยคุณสมบัติทางควอนตัมปัจจุบัน หากมีอะไรไปรบกวนนิดเดียวก็จะเปลี่ยนทันทีเลย เพราะมีความเซนซิทีฟสูงมาก

    ทุกวันนี้มีสิ่งที่อาจจะยังอยู่ในแล็บวิทยาศาสตร์อยู่ แต่ไม่ได้หมายความว่า มันจะไม่ได้ออกมาภายในเวลา 5 ปี หรือ 10 ปี เพราะทุกวันนี้ วิธีการทำงานของสิ่งต่างๆ แม้แต่ภาคธุรกิจเอง ก็เปลี่ยนเร็วเหลือเกิน เช่น โลกเรามีการขับรถแท็กซี่ เผลอแปปเดียวเราเปลี่ยนมาใช้อูเบอร์ หรือแกร็บแล้ว ทั้งที่คนยังงงๆ กันอยู่เลย ซักพักนึงเปลี่ยนมาเป็นรถไร้คนขับแล้ว ซึ่งแปลว่าเราไม่ควรละเลยเรื่องนี้ แต่ต้องเตรียมพร้อมรับมือกับมันให้ดี