ควอนตัมเทคโนโลยี คำพูดเต็มปากนี้ชวนนึกถึงเทคโนโลยีจากอนาคตสุดล้ำแสนไกลตัว หลายคนอาจคุ้นหูกับเหรียญควอนตัมที่อ้างสรรพคุณรักษาโรคสารพัดชนิดมากกว่าเสียด้วยซ้ำ...

แต่ความจริงแล้ว อุปกรณ์ที่เราคุ้นเคยในฐานะผู้ใช้งานแต่ไม่ได้สนใจกลไกการทำงานในฐานะผู้ผลิต อย่างเช่น สมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ ระบบพิกัดจีพีเอส แสงเลเซอร์ หรือ Magnetic Resonance Imaging (MRI) ในวงการแพทย์ ล้วนแล้วเป็นผลผลิตจากการบ่มเพาะความรู้ความเข้าใจควอนตัมฟิสิกส์จากศตวรรษที่ 20 ทั้งสิ้น

ขออธิบายก่อนว่า โลกในระดับเล็กจิ๋ว ของอนุภาค ของอะตอม นั้นแตกต่างจากโลกในชีวิตประจำวันที่เราคุ้นเคยอย่างไม่สามารถอนุมานได้  ศาสตร์ในการศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคขนาดเล็กจิ๋วนี่ล่ะที่เรียกกันว่าควอนตัมฟิสิกส์ ส่วนเทคโนโลยีที่พัฒนามาจากควอนตัมฟิสิกส์ก็คือควอนตัมเทคโนโลยีนั่นเอง 

อุปกรณ์ที่กล่าวถึงข้างต้น นับได้ว่าเป็นผลิตผลของการปฏิวัติทางควอนตัมครั้งแรก (the first quantum revolution) ซึ่งได้เบ่งบานจนค่อนข้างอิ่มตัวแล้ว อย่างไรก็ตามควอนตัมเทคโนโลยีรุ่นแรกนี้ยังขาดความสามารถในการควบคุมอนุภาคควอนตัมอย่างแม่นยำชนิดเจาะจงเป็นตัวๆได้ เออร์วิน ชเรอดิงเงอร์ บิดาของควอนตัมฟิสิกส์ เคยกล่าวไว้ในปี ค.ศ. 1952 ว่า “ในทางปฏิบัติเราไม่สามารถทำการทดลองกับอิเล็กตรอนหนึ่งตัว อะตอมหนึ่งตัว หรือโมเลกุลเล็กๆ หนึ่งโมเลกุลได้ แม้ว่าในทางทฤษฎีเราจะจินตนาการถึงความประพฤติของอนุภาคหนึ่งตัวอยู่เสมอ” 

จนกระทั่งศตวรรษที่ 21 นี้เองที่เราเริ่มสร้างเทคโนโลยีควบคุมอนุภาคควอนตัมได้แม่นยำระดับอนุภาคหนึ่งอนุภาค ทำให้นักวิทยาศาสตร์หัวใสนำความเพี้ยนของโลกควอนตัมมาใช้ได้อย่างเต็มที่ อาทิเช่น เราสามารถควบคุมการดำรงอยู่ซึ่งสถานะหลากหลายสถานะพร้อมๆ กันของอนุภาคควอนตัม (state superposition) ที่ในนิยายไซไฟมักอ้างถึงกันในชื่อแมวชเรอดิงเงอร์ หรือการสร้างอนุภาคควอนตัมให้มีความรู้สึกถึงกันได้แม้มันจะอยู่ไกลจากกัน (entanglement) ซึ่งความรู้ควอนตัมฟิสิกส์ที่พัฒนาในศตวรรษที่ 21 นี้เป็นผลสืบเนื่องมาจากการปฏิวัติทางควอนตัมครั้งที่สอง (the second quantum revolution) ซึ่งมีจุดเด่นคือความสามารถในการควบคุมอนุภาคควอนตัมได้แม่นยำระดับอนุภาคหนึ่งอนุภาค 

ก็ยังฟังดูไกลตัวอยู่ดี? จริงๆ แล้วผลิตผลที่เป็นไปได้จากการนำกฏของโลกประหลาดขนาดเล็กจิ๋วมาใช้นี่ล่ะ ที่จะมาปฏิวัติอุตสาหกรรมหลากหลายวงการ ทำให้นานาอารยประเทศทุ่มกำลังวิจัยและพัฒนากันอย่างเต็มเม็ดเต็มเหนี่ยว ทำให้เราเริ่มได้ยินศัพท์ที่พบเจอได้บ่อยตามนิยายไซไฟหรือการประชุมวิชาการสุดเนิร์ด อาทิเช่น ควอนตัมคอมพิวเตอร์ หรือ การเข้าและถอดรหัสเชิงควอนตัม

ในปัจจุบัน ประเทศมหาอำนาจเช่น จีน อเมริกา แคนาดา สหภาพยุโรป ออสเตรเลีย หรือแม้แต่ประเทศเพื่อนบ้านอย่างสิงคโปร์ ได้ลงทุนในหลักพันล้านเหรียญสหรัฐกับการทำวิจัยควอนตัมเทคโนโลยี 

อะไรทำให้นานาอารยะทุ่มเงินมหาศาลพัฒนาควอนตัมเทคโนโลยี? 

คำตอบจากเวทีสนทนาในหัวข้อ How to Solve Talent Shortage in Quantum Computing จากงาน Techsauce Global Summit 2019 ที่ปิดฉากไปเร็วๆ นี้ คือ หนึ่ง เราเริ่มถึงทางตันกับปรากฏการณ์ที่คอมพิวเตอร์มีความเร็วและความจุเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าประมาณทุกๆ 18 เดือน (ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Moore’s Law) นั่นเป็นเพราะว่าหากเราเพิ่มทรานซิสเตอร์ซึ่งเป็นหน่วยการประมวลผลที่เล็กที่สุดของคอมพิวเตอร์ให้แน่นขึ้นเรื่อยๆในพื้นที่จำกัด ขนาดของทรานซิสเตอร์ก็จำเป็นต้องเล็กลงเรื่อยๆ จนกระทั่งเล็กจิ๋วใกล้เคียงกับขนาดอะตอม ซึ่งความประพฤติของวัตถุขนาดจิ๋วในระดับอะตอมนั้นจะแตกต่างจากความประพฤติของวัตถุขนาดใหญ่อย่างมาก มีความประพฤติประหลาดเชิงควอนตัม ทำให้เราต้องนำความเป็นควอนตัมมาช่วยในการออกแบบแผงวงจรด้วย 

สอง คือประเด็นความมั่งคงปลอดภัยทางไซเบอร์ เป็นที่ทราบกันดีในหมู่นักวิชาการว่าหากเราสามารถสร้างคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัม (Quantum Computer) ขนาดใหญ่ขึ้นมาได้ ผู้ที่มีคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมมาครอบครองจะสามารถถอดรหัส RSA ซึ่งอยู่เบื้องหลังระบบความปลอดภัยไซเบอร์สากลได้เร็วขึ้นอย่างเป็นทวีคูณ แม้ในปัจจุบันจะยังไม่มีใครสร้างคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมที่ดีพอสำหรับการถอดรหัส RSA ได้รวดเร็ว แต่ผู้ที่สร้างได้ก็จะมีโอกาสเข้าถึงความลับของคนทั้งโลกได้ก่อนใคร นี่คือสาเหตุหลักที่รัฐบาลอเมริกาและรัฐบาลจีนทุ่มทุนมหาศาลแย่งชิงเป็นผู้ชนะสงครามถอดรหัสลับนี้

จำนวนเม็ดเงินมหาศาลที่ไหลมาสู่งานวิจัยควอนตัมเทคโนโลยีทำให้เกิดระบบนิเวศน์ startup ทางด้านควอนตัมผุดขึ้นเป็นดอกเห็ด เกิดเป็นสภาวะขาดแคลนแรงงาน ซึ่งผู้บริหารของ startup ควอนตัมดาวรุ่ง Zapata ในแคนาดาได้เขียนบทความลงในนิตยสาร New York Times คาดการณ์ว่า ในอนาคตอันใกล้ตลาดแรงงานจะขาดแคลนผู้มีความรู้ความสามารถด้าน Quantum Computing ซึ่งหลังจากบทความนี้ได้รับการเผยแพร่ได้ไม่นาน  มหาวิทยาลัยชั้นนำหลายแห่ง เช่น MIT หรือ University of Toronto ก็เริ่มเปิดหลักสูตรออนไลน์สำหรับผู้ประกอบอาชีพที่ไม่ได้เรียนจบสาขาฟิสิกส์ เพื่อเพิ่มทักษะและโอกาสให้พร้อมเปลี่ยนงานไปด้าน Quantum Computing ได้ 

แม้คอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมจะเปรียบเสมือนจอกศักดิ์สิทธิ์ที่ทุกคนเฟ้นหา แต่ควอนตัมเทคโนโลยีจากการปฏิวัติทางควอนตัมครั้งที่สองนี้ไม่ได้มีประโยชน์แค่กับการพัฒนาคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมเท่านั้น อุตสาหกรรมที่จำเป็นต้องใช้มาตรวัดความแม่นยำสูงก็จะได้รับประโยชน์จาก Quantum Metrology ซึ่งช่วยสร้างมาตรวัดเวลาความละเอียดสูงจากนาฬิกาอะตอม หรือมาตรวัดความยาวที่แม่นยำในระดับอะตอม อุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ก็จะได้รับประโยชน์จาก Quantum Simulations ซึ่งอาจช่วยออกแบบโมเลกุลทางเคมีได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น อุตสาหกรรมที่ผูกกับความมั่นคงปลอดภัยทางไซเบอร์ก็จำเป็นต้องขยับปรับตัวกับ Quantum Cryptography ซึ่งใช้หลักการ quantum entanglement ในการเข้าและถอดรหัส เป็นต้น

ประเทศไทยเราปรับตัวแล้วหรือไม่อย่างไรกับคลื่นควอนตัมเทคโนโลยีระลอกที่สองนี้? 

จากงาน Techsauce Global Summit 2019 ที่ผ่านมา มีหัวข้อประชุมเกี่ยวกับควอนตัมเทคโนโลยีถึงสามหัวข้อและมีผู้สนใจเข้าร่วมล้นหลามเกินที่นั่ง ทำให้เห็นว่าวงการ deep tech ไทยเริ่มตื่นตัวกับควอนตัมเทคโนโลยี โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัม 

ส่วนกลุ่มผู้เชี่ยวชาญไทยที่มีความรู้ด้านควอนตัมเทคโนโลยีก็มีกระจายตัวอยู่ตามหน่วยวิจัยหรือตามมหาวิทยาลัย ส่วนมากจะเป็นนักฟิสิกส์ที่สนใจสร้างควอนตัมเทคโนโลยีจากห้องปฏิบัติการ หรือสร้างทฤษฎีออกแบบการทำงานของคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัม ผลที่ได้มักเป็นผลงานทางวิชาการ ซึ่งเป็นเรื่องน่ายินดีกับวงการวิชาการ 

อย่างไรก็ตาม การพัฒนาควอนตัมเทคโนโลยีให้ออกสู่อุตสาหกรรมจริง จำเป็นต้องมีชุมชนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่เข้มแข็ง มีความรู้และความตื่นตัวกับควอนตัมเทคโนโลยีมากกว่านี้ อาจฟังดูยากแต่ไม่ใช่เรื่องที่เป็นไปไม่ได้ เพราะควอนตัมเทคโนโลยีมีขอบเขตที่กว้างทำให้ยังมีช่องว่างให้ผู้เล่นรายย่อยเข้าร่วมพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ได้อยู่ 

ยกตัวอย่างเช่น ในเกาะเล็กๆ อย่างสิงคโปร์ ก็มี startup ควอนตัมที่ผงาดขึ้นมาประสบความสำเร็จได้ เพราะสิงคโปร์มีชุมชนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่เข้มแข็ง และได้รับการสนับสนุนการวิจัยอย่างต่อเนื่อง อาทิเช่น บริษัท Horizon Quantum Computing ซึ่งมุ่งหมายพัฒนาซอฟท์แวร์ให้โปรแกรมเมอร์สามารถสื่อสารกับคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมได้ด้วยภาษาที่เขาคุ้นเคย บริษัทนี้เกิดขึ้นได้เพราะมีทีมวิศวกรซอฟท์แวร์ที่เก่งและพร้อมจะเรียนรู้คอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมจากนักฟิสิกส์ในทีม หรือบริษัท Atomionics ที่สร้าง quantum sensors เพื่อใช้ตรวจวัดพิกัดตำแหน่งต่างๆ ได้แม่นยำกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ เป็นพันเท่า ซึ่งเกิดขึ้นได้เพราะมีทีมนักฟิสิกส์และวิศวกรทำงานร่วมกันอย่างเข้มแข็ง และได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่องจากรัฐบาล เป็นต้น  

หากนับจำนวนนักเรียนทุนรัฐบาลไทยรุ่นใหม่ที่ศึกษาในสถาบันการศึกษาระดับโลกในสาขาควอนตัม และจะกลับมาทำงานที่ไทยหรือทำงานอยู่ที่ไทยแล้ว นับได้ราว 50 คน ซึ่งก็ไม่ได้น้อยไปกว่าผู้เชี่ยวชาญควอนตัมในสิงคโปร์มากนัก ซึ่งจำนวนคนเก่งราว 50 คนนี้อาจมากพอสร้างขีดความสามารถในการแข่งขันทางด้านควอนตัมเทคโนโลยีได้ หากพวกเราได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่องและมีชุมชนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่กระตือรือร้นใฝ่รู้ เราอาจคลอด startup เชื้อสายไทยด้านควอนตัมเทคโนโลยีออกสู่สายตาประชาคมโลกได้ ซึ่งอาจง่ายกว่าการส่งทีมฟุตบอลไทยไปบอลโลกเสียอีก

แล้วในไทยเรามีชุมชนที่มีความรู้ความสนใจด้านควอนตัมเทคโนโลยีแล้วหรือยัง? 

คำตอบคือมีแล้ว! อาทิเช่น เรามีห้องปฏิบัติการระบบกักขังอะตอมเดี่ยวที่มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ร่วมมือกับศูนย์ความเป็นเลิศด้านฟิสิกส์ (ThEP) เรามีกลุ่มนักวิจัยสายทฤษฎีหรือสายทดลองควอนตัมเทคโนโลยีที่มหาวิทยาลัยมหิดล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี มหาวิทยาลัยสงขลา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย สำนักมาตรวิทยาแห่งชาติ เป็นต้น นอกจากนี้เรายังมี startup หน้าใหม่อย่าง Quantum Technology Endeavor (QuTE) ซึ่งช่วยผลักดันทั้งเรื่องการวิจัยควอนตัมและการถ่ายทอดความรู้ควอนตัมเทคโนโลยีสู่สังคม

อย่างไรก็ตาม ผู้มีความรู้ความสามารถยังกระจายกันอยู่ตามมหาวิทยาลัยหรือหน่วยวิจัยต่างๆ ยังขาดความเป็นชุมชนที่แน่นแฟ้น จุดนี้เองที่ Quantum Technology Foundation of Thailand (QTFT) ได้เข้ามาช่วยผสานสร้างชุมชนให้เกิดขึ้นอย่างชัดเจน โดยเรามีชุมชนออนไลน์ที่มีการแลกเปลี่ยนข่าวสารควอนตัมเทคโนโลยีอยู่อย่างต่อเนื่อง มีผู้เชี่ยวชาญในศาสตร์นั้นๆ เป็นผู้นำเสนอข่าวสารและงานวิจัยอยู่เสมอ เกิดความร่วมมือวิจัยพัฒนาควอนตัมเทคโนโลยีอย่างเป็นธรรมชาติจากชุมชนควอนตัมที่คึกคักและกระตือรือร้น

ในวันที่ 25 กันยายนที่จะถึงนี้ QTFT จะร่วมมือกับ RISE จัดงาน RISE Innovation Week ในหัวข้อ Quantum Technology ซึ่งจะมีวิทยากรที่เป็นผู้เชี่ยวชาญระดับโลกจากบริษัทยักษ์ใหญ่อาทิเช่น Google, Huawei, Tencent, Baidu และนักวิทยาศาสตร์ควอนตัมที่มีชื่อเสียงจากทั่วโลก มาชำแหละและตีแผ่ควอนตัมเทคโนโลยีให้ฟังกันในทุกแง่มุม นับว่าเป็นครั้งแรกที่งานควอนตัมเทคโนโลยีระดับโลกมาจัดในประเทศไทย ท่านที่สนใจเข้าชมเพื่อสัมผัสถึงควอนตัมเทคโนโลยีสามารถติดตามได้ที่ https://www.innoweek.riseaccel.com

ควอนตัมเทคโนโลยีเป็น early stage tech ที่ยังต้องพัฒนาอีกมาก เป็นโอกาสดีสำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรรุ่นใหม่ในการแสดงความคิดสร้างสรรค์ร่วมกันพัฒนา หลากหลายอุตสาหกรรมจะต้องปรับตัวอย่างแน่นอนกับการเติบโตของเทคโนโลยีนี้ 

คำถามยอดฮิตที่ภาคธุรกิจและอุตสาหกรรมมักจะถามคือ เมื่อไหร่ถึงจะต้องปรับและเรียนรู้? คำตอบคือ ตอนนี้ เพราะเราไม่มีทางทราบว่าควอนตัมเทคโนโลยีพลิกโลกจะเกิดขึ้นเมื่อไหร่ เมื่อใดที่เราต้องเริ่มเรียนรู้เทคโนโลยีใหม่เพื่อปรับตัวอยู่รอดนั่นแสดงว่าเราสายเกินไปแล้ว ถึงจุดนั้นประเทศเราจะต้องเสียเงินมหาศาลนำเข้าเทคโนโลยีนั้นอย่างแน่นอน 

หากมองย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 20 ชเรอดิงเยอร์ไม่มีทางจะทำนายได้เลยว่าความเข้าใจในธรรมชาติของอนุภาคขนาดจิ๋วจะทำให้เกิดสมาร์ทโฟนในปัจจุบัน หรือหากมองย้อนกลับไปสิบปีที่แล้ว ไม่มีทางที่ผู้เชี่ยวชาญปัญญาประดิษฐ์จะทำนายได้เลยว่าจะมีปัญญาประดิษฐ์ที่เอาชนะแชมป์โลกหมากล้อมได้ หรือจะมี Deep Learning อันชาญฉลาดให้ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันได้ 

ฉันใดก็ฉันนั้น หากเรามัวแต่พะวงคาดคะเนผลผลิตของเทคโนโลยีก่อนจะเริ่มลงมือพัฒนาเทคโนโลยี ก็คงจะได้แต่คำตอบออกทะเลหรือมืดบอด เราจะสายเกินกว่าจะเป็นผู้สร้าง ถึงเวลาแล้วหรือยังที่ประเทศไทยจะมีชุมชนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่มีความรู้ มีความกระตือรือร้น และได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เพื่อสร้างเทคโนโลยียกระดับจากชุมชนวิทยาศาสตร์ไทยสู่สายตาชาวโลกเสียที

บทความนี้เขียนในนามของ Quantum Technology Foundation of Thailand และได้รับแรงบันดาลใจจากการร่วมประชุมผู้ได้รับรางวัลโนเบล ณ เมืองลินเดา จากการบรรยายของ Prof. Serge Haroche และ Prof. David Wineland ในหัวข้อ The Future of Quantum Technologies