ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาเทคโนโลยีควอนตัมกลายเป็นงานวิจัยที่ได้ชื่อว่าเป็นที่สุดของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการวิจัยระดับโลก ด้วยศักยภาพที่สามารถเปลี่ยนโฉมหน้าของอุตสาหกรรม การสื่อสาร และการคำนวณ
ที่ผ่านมาเรามักจะได้ยินแต่ชื่อของสหรัฐอเมริกาที่เป็นผู้พัฒนาเทคโนโลยีควอนตัม ไม่ว่าจะเป็น Quantum System Two จาก IBM หรือ Sycamore จาก Google ยังไม่รวมเทคโนโลยีควอนตัมที่ภาครัฐเป็นผู้ผลิตอีกหลายเจ้า แค่นี้ก็ทำให้ชื่อของสหรัฐฯ ในฐานะเจ้าแห่งเทคโนโลยีก็เต็มหน้าสื่อไปหมดแล้ว
จีน ในฐานะคู่แข่งเบอร์ 1 ของสหรัฐฯ ก็ได้แสดงให้เห็นถึงการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดในศาสตร์แห่งควอนตัมเช่นกัน ไม่ว่าจะเป็นการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัม การสื่อสารควอนตัม หรือการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านควอนตัมเพื่อใช้ในระดับประเทศ
ความก้าวหน้าของจีนกลายเป็นแรงผลักดันสำคัญที่ส่งผลต่อการเร่งพัฒนาในประเทศอื่น ๆ โดยเฉพาะสหรัฐอเมริกา เมื่อเราพูดถึงจีนและสหรัฐฯ พวกเขาแข่งขันกันเสมอในทุกเรื่อง บทความนี้เราจะพาไปดูกันว่า ณ ปัจจุบันจีนได้พัฒนาควอนตัมเทคโนโลยีไปถึงไหนแล้ว และพวกเขา “ดีพอ” ที่จะก้าวขึ้นมาท้าชิงความเป็นเจ้าแห่งเทคโนโลยีควอนตัมกับสหรัฐฯ ได้อย่างสมน้ำสมเนื้อหรือไม่
เทคโนโลยี Quantum คืออะไร
เทคโนโลยีควอนตัมเป็นเรื่องการใช้หลักการทางฟิสิกส์ที่เกี่ยวกับพฤติกรรมของอนุภาคเล็ก ๆ ในระดับอะตอม มาประยุกต์ใช้สร้างเครื่องมือและอุปกรณ์ต่าง ๆ โดยหลักการทำงานนั้นแตกต่างจากเทคโนโลยีที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบันอย่างสิ้นเชิง
ในคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้ ข้อมูลถูกเก็บในรูปแบบตัวเลขแค่สองตัวคือ 0 กับ 1 เหมือนกับสวิตช์ไฟที่มีแค่สถานะเปิดกับปิดเท่านั้น แต่ในโลกของควอนตัม มีอนุภาคพิเศษที่เรียกว่า “คิวบิต” ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษที่สามารถอยู่ในสถานะ 0 และ 1 พร้อมกันได้ เปรียบเสมือนการหมุนลูกข่างที่เราไม่สามารถบอกได้ว่ามันกำลังชี้ไปทางไหนจนกว่ามันจะหยุดหมุน
ด้วยคุณสมบัติพิเศษนี้ เทคโนโลยีควอนตัมจึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างมหาศาล โดยเฉพาะในด้านการคำนวณที่ซับซ้อน ซึ่งคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำงานได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ปกติหลายล้านเท่า ไม่ว่าจะเป็นการถอดรหัส หรือการจำลองโมเลกุลเพื่อการพัฒนายาชนิดใหม่ นอกจากนี้ ยังช่วยสร้างระบบการสื่อสารที่มีความปลอดภัยสูง เพราะหากมีการดักจับข้อมูลระหว่างทาง ข้อมูลจะเปลี่ยนแปลงทันที ทำให้ทราบได้ว่ามีการลักลอบดูข้อมูล
ที่สำคัญไปกว่านั้น เทคโนโลยีควอนตัมยังช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติในระดับจุลภาคได้ดียิ่งขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การค้นพบใหม่ ๆ ในวงการวิทยาศาสตร์ที่เราคาดไม่ถึง แม้ว่าในปัจจุบัน เทคโนโลยีควอนตัมจะยังอยู่ในช่วงของการพัฒนา แต่ในอนาคตอันใกล้มันอาจเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตของเราไปอย่างสิ้นเชิง เช่นเดียวกับที่อินเทอร์เน็ตได้เปลี่ยนแปลงโลกของเราในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา
คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลได้อย่างมาก แต่ยังมีศักยภาพในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันอีกด้วย นอกเหนือจากการประมวลผลแบบควอนตัมแล้ว เทคโนโลยีควอนตัมอื่น ๆ อีกมากมายยังอยู่ในขั้นต่าง ๆ ของการพัฒนา รวมถึงเซนเซอร์ควอนตัมที่มีความไวสูงและเครือข่ายข้อมูลควอนตัม
ภาพของ Sundar Pichai ซีอีโอของ Google ถ่ายภาพร่วมกับ Quantum ของ Google
Quantum Technology นำไปใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง
ว่ากันถึงประเด็นว่า โอ้โห เทคโนโลยีควอนตัม ดูซับซ้อนและเข้าใจยาก ว่าแต่จริง ๆ แล้วมันเอาไปทำอะไรได้บ้าง อันที่จริงแล้วเทคโนโลยีควอนตัมมีการนำไปประยุกต์ใช้ในหลากหลายด้านที่น่าสนใจและมีประโยชน์ต่อมนุษย์เป็นอย่างมาก ทั้งในด้านการแพทย์ ที่มีการนำเทคโนโลยีควอนตัมเซนเซอร์ (Quantum Sensors) เข้าไปช่วยในการพัฒนาเครื่องสแกนที่มีความละเอียดสูง ช่วยเพิ่มความละเอียดและความแม่นยำของอุปกรณ์สร้างภาพ เช่น MRI และ PET Scan ทำให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่เล็กที่สุดในเนื้อเยื่อหรือเซลล์ และยังช่วยวินิจฉัยโรคในระยะเริ่มต้น เช่น มะเร็ง หรือโรคระบบประสาท ทำให้แพทย์สามารถตรวจพบความผิดปกติของร่างกายได้แม่นยำขึ้น และยังช่วยในการจำลองโมเลกุลของยาใหม่ ๆ ทำให้การค้นพบยารักษาโรคเป็นไปได้เร็วขึ้นกว่าเดิมหลายเท่า
ในด้านการเงินและการธนาคาร เทคโนโลยีควอนตัมถูกนำมาใช้ในการเข้ารหัสข้อมูลที่มีความปลอดภัยสูง
ซึ่งมีชื่อเรียกว่า Quantum Key Distribution (QKD) โดย QKD เป็นเทคโนโลยีที่ใช้หลักการ พัวพันควอนตัม (Quantum Entanglement) และหลักการซ้อนทับ (Superposition) ในการส่งกุญแจเข้ารหัส (encryption key) ที่ปลอดภัย ถ้าหากมีผู้พยายามดักจับข้อมูลระหว่างการส่งกุญแจ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะควอนตัมของกุญแจนั้น ทำให้ผู้ส่งและผู้รับสามารถตรวจจับการโจมตีได้ทันที
นอกจากนี้ ยังมีเทคโนโลยีการสร้างระบบเข้ารหัสควอนตัม (Quantum Cryptography)การเข้ารหัสควอนตัมใช้หลักการของฟิสิกส์ควอนตัมในการสร้างระบบเข้ารหัสที่ไม่สามารถถอดรหัสได้โดยวิธีการคำนวณแบบเดิม
เทคโนโลยีนี้ช่วยป้องกันการโจมตีจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอนาคต ซึ่งอาจสามารถถอดรหัสระบบเข้ารหัสที่ใช้ในปัจจุบัน (เช่น RSA และ AES) ได้อย่างรวดเร็ว ทำให้การโอนเงินและธุรกรรมทางการเงินมีความปลอดภัยมากขึ้น นอกจากนี้ ยังช่วยในการวิเคราะห์ความเสี่ยงทางการเงินและการลงทุนได้แม่นยำยิ่งขึ้น
สำหรับด้านการขนส่งและโลจิสติกส์ เทคโนโลยีควอนตัมช่วยในการคำนวณเส้นทางที่มีประสิทธิภาพที่สุด ช่วยลดต้นทุนการขนส่งและประหยัดพลังงาน รวมถึงช่วยในการจัดการคลังสินค้าขนาดใหญ่ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ในภาคอุตสาหกรรมการผลิต เทคโนโลยีควอนตัมเซนเซอร์ (Quantum Sensors) ช่วยในการตรวจจับความผิดปกติของเครื่องจักรได้อย่างแม่นยำ ทำให้สามารถบำรุงรักษาได้ก่อนที่จะเกิดความเสียหาย และยังช่วยในการพัฒนาวัสดุใหม่ ๆ ที่มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น วัสดุนำไฟฟ้ายิ่งยวดที่ไม่มีการสูญเสียพลังงาน
ด้านการเกษตร เทคโนโลยีควอนตัมช่วยในการวิเคราะห์สภาพดินและพยากรณ์สภาพอากาศได้แม่นยำขึ้น ทำให้เกษตรกรสามารถวางแผนการเพาะปลูกได้ดีขึ้น รวมถึงช่วยในการพัฒนาพันธุ์พืชที่ทนต่อสภาพอากาศรุนแรงได้ดีขึ้น
นอกจากนี้ ในด้านการศึกษาและการวิจัย เทคโนโลยีควอนตัมช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจำลองปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ซับซ้อนได้ดีขึ้น ทำให้เข้าใจกลไกการทำงานของจักรวาลในระดับอนุภาค และนำไปสู่การค้นพบใหม่ ๆ ที่อาจเปลี่ยนแปลงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับธรรมชาติอย่างสิ้นเชิง
โดยสรุปแล้วถ้าเราสกัด “แกนของเทคโนโลยีควอนตัม” ที่มีการนำไปประยุกต์ใช้กับอุตสาหกรรมต่าง ๆ ดังนี้
การประมวลผลแบบควอนตัม (Quantum Computing): โดยการใช้ คิวบิตในการคำนวณ ด้วยความเร็วที่ไม่เคยมีมาก่อน ช่วยแก้ปัญหาที่ซับซ้อนซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก ความสามารถนี้คาดว่าจะปฏิวัติวงการต่าง ๆ เช่น การเงินและโลจิสติกส์ โดยทำให้สามารถประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูลได้เร็วขึ้น
การสื่อสารแบบควอนตัม (Quantum Communication): เกี่ยวข้องกับเทคนิคต่าง ๆ เช่น การแจกจ่ายคีย์แบบควอนตัม (Quantum Key Distribution: QKD) ซึ่งใช้สถานะควอนตัมในการสร้างช่องทางการสื่อสารที่ปลอดภัย วิธีการนี้ช่วยให้สามารถตรวจจับความพยายามในการดักฟังใด ๆ ได้ ทำให้ความปลอดภัยของข้อมูลดีขึ้นอย่างมาก
การตรวจจับด้วยควอนตัม (Quantum Sensing) ให้การวัดที่มีความไวสูงซึ่งเหนือกว่าเซนเซอร์ทั่วไป ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการดูแลสุขภาพ การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม และการนำทาง เซนเซอร์ควอนตัมสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในระดับอะตอม ทำให้มีความแม่นยำและความน่าเชื่อถือมากขึ้น
การเข้ารหัสด้วยควอนตัม (Quantum Cryptography): เพิ่มความปลอดภัยด้วยคีย์เข้ารหัสที่ได้รับการปกป้องด้วยควอนตัมซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้อนุภาคที่พันกัน แนวทางนี้ให้การป้องกันที่แข็งแกร่งต่อภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้นจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอนาคตที่สามารถทำลายวิธีการเข้ารหัสแบบดั้งเดิมได้
เครื่อง IBM Quantum System Two ที่ศูนย์วิจัย IBM Thomas Waston ในยอร์กทาวน์ไฮท์ นิวยอร์ก: Forbes
จีนกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีควอนตัม
จีนได้ก้าวขึ้นมาเป็นหนึ่งในผู้นำด้านการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมของโลก โดยรัฐบาลจีนได้ทุ่มงบประมาณมหาศาลในการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีนี้ ซึ่งถือเป็นหนึ่งในยุทธศาสตร์สำคัญของประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการสื่อสารควอนตัม ที่จีนได้สร้างความก้าวหน้าอย่างน่าทึ่ง
ในปี 2016 จีนได้สร้างประวัติศาสตร์ด้วยการส่งดาวเทียมควอนตัม “ม่อจี๊อ” ขึ้นสู่อวกาศ เป็นดาวเทียมดวงแรกของโลกที่ใช้เทคโนโลยีการสื่อสารควอนตัม ต่อมาในปี 2017 จีนยังประสบความสำเร็จในการสาธิตการสื่อสารควอนตัมระหว่างภาคพื้นดินกับดาวเทียม ซึ่งเป็นระยะทางไกลที่สุดเท่าที่โลกนี้เคยมีการทดลองมา
นอกจากนี้ จีนยังได้สร้างเครือข่ายการสื่อสารควอนตัมภาคพื้นดินที่เชื่อมต่อระหว่างเมืองปักกิ่งและเซี่ยงไฮ้ ซึ่งเป็นเครือข่ายการสื่อสารควอนตัมที่ยาวที่สุดในโลก โดยมีระยะทางกว่า 2,000 กิโลเมตร ระบบนี้ถูกใช้ในการส่งข้อมูลที่มีความปลอดภัยสูงระหว่างธนาคารและหน่วยงานรัฐบาล
ในด้านการคำนวณควอนตัม นักวิทยาศาสตร์จีนได้พัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพสูง และได้ประกาศความสำเร็จในการบรรลุ “ความได้เปรียบเชิงควอนตัม” ซึ่งหมายถึงความสามารถในการคำนวณบางอย่างที่เร็วกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมอย่างมหาศาล
นอกจากนี้ จีนยังได้ลงทุนในการพัฒนาบุคลากรที่ทำงานในด้านควอนตัมเทคโนโลยีอย่างจริงจัง โดยได้สร้างศูนย์วิจัยและห้องปฏิบัติการหลายแห่งทั่วประเทศ รวมถึงการส่งเสริมการศึกษาด้านควอนตัมในมหาวิทยาลัยชั้นนำ เพื่อสร้างนักวิจัยรุ่นใหม่ที่จะมาขับเคลื่อนการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อไปในอนาคต การลงทุนอย่างมหาศาลและความมุ่งมั่นของจีนในการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมนี้ แสดงให้เห็นถึงความตั้งใจที่จะก้าวขึ้นเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีระดับโลกและต้องการที่จะแข่งขันกับสหรัฐอเมริกาในการเป็นผู้นำในด้านเทคโนโลยีควอนตัมโลก
Jiuzhang คอมพิวเตอร์ควอนตัม ก้าวแรกสู่อนาคตของการคำนวณของจีน
ปี 2016 ทีมนักวิจัยที่นำโดยนักวิจัยที่มีชื่อเสียง เช่น Pan Jianwei และ Lu Chaoyang จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน (University of Science and Technology of China : USTC) ได้เริ่มต้นความพยายามในการศึกษาและค้นคว้าในเรื่องที่เกี่ยวข้องกับการสำรวจการคำนวณเชิงควอนตัมแบบโฟตอนิก ซึ่งใช้อนุภาคแสง (โฟตอน) ในตอนนั้นโครงการพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ของจีนยังดูเป็นเรื่องไกลตัวอยู่มาก และเมื่อเทียบกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีควอนตัมที่สหรัฐฯ ริเริ่มวิจัยมาก่อนใครเพื่อนแล้ว ใครจะไปคิดว่าวันหนึ่งจีนจะมีควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่แรงที่สุดในโลกแซงหน้า Sycamore ของ Google และ System Two ของ IBM
3 ธันวาคม 2020 มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน ประกาศว่าจิ่วจางประสบความสำเร็จในการสุ่มตัวอย่างบอซอนแบบเกาส์เซียนในเวลาเพียง 200 วินาที ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญเนื่องจากเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟตอนิกเครื่องแรกที่อ้างสิทธิ์ความเหนือกว่าด้านควอนตัม โดยให้ผลลัพธ์ที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกต้องใช้เวลาประมาณ 2,500 ล้านปีในการจำลอง ความสำเร็จนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Science โดยเน้นย้ำถึงศักยภาพของระบบโฟตอนิกในการคำนวณแบบควอนตัม
จีนได้สร้างความประหลาดใจให้กับโลกด้วยการเปิดตัวคอมพิวเตอร์ควอนตัม “จิ่วจาง” ซึ่งสามารถประมวลผลข้อมูลได้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ชั้นนำของโลก ความสำเร็จนี้ถือเป็นหลักชัยสำคัญในการแสดงศักยภาพของจีนในการแข่งขันด้านเทคโนโลยีควอนตัม
จิ่วจาง (Jiuzhang) เป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟตอนเครื่องแรกที่อ้างสิทธิ์ความเหนือกว่าของคอมพิวเตอร์ควอนตัมเครื่องใด ๆ ในโลก ก่อนหน้านี้ประสิทธิภาพการคำนวณที่เหนือกว่าของควอนตัมนั้นเป็นของ Sycamore ของ Google ซึ่งเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวในปี 2019 โดย แต่มีข้อสังเกตว่าคอมพิวเตอร์ของ Google นั้นใช้เฉพาะวัสดุตัวนำยิ่งยวดเท่านั้น ไม่ใช่โฟตอน
เมื่อวันที่ 27 ตุลาคม 2021 สำนักข่าวซินหัว รายงานว่า คณะนักวิทยาศาสตร์จีนได้ประสบความสำเร็จในการพัฒนาต้นแบบ (Prototype) คอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวที่ 2 ของโลก ที่มีชื่อว่า “จิ่วจาง 2.0” (Jiuzhang 2.0) ที่มีความสามารถในการประมวลผลได้เร็วกว่าซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดตัวแรกของโลกอย่าง “Sycamore” ของบริษัท Google หลายหมื่นล้านเท่า จากการออกแบบที่เสถียรกว่า โดยจิ่วจาง 2.0 มีความเร็วถึง “หนึ่งล้านล้านล้านล้านเท่า” (septillion) ซึ่งสามารถตรวจจับโฟตอนหรืออนุภาคของแสงได้สูงสุดถึง 113 โฟตอน หรือเท่ากับว่าซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกจะต้องใช้เวลามากถึง 30 ล้านล้านปีกว่าจะทำได้ ในขณะที่จิ่วจาง 2.0 สามารถทำได้ในเวลาแค่เพียง 1 มิลลิวินาทีเท่านั้น
จากผลการศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ทางออนไลน์ในวารสาร Physical Review Letters เมื่อวันที่ 25 ตุลาคม 2021 ที่ผ่านมา
นายลู่ เฉาหยาง(Lu Chaoyang) ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน (University of Science and Technology of China : USTC) เปิดเผยว่า “เมื่อเทียบกับจิ่วจางรุ่นแรกที่ตรวจจับอนุภาคของแสงได้เพียง 76 โฟตอน คณะนักวิจัยได้พัฒนาปรับปรุงให้มีสมรรถภาพและประสิทธิภาพด้านการกักเก็บแหล่งกำเนิดแสงควอนตัมสูงขึ้น อีกทั้งยังเพิ่มจำนวนโฟตอนที่สามารถตรวจจับได้มากขึ้นจากรุ่นแรกอีกด้วย”
นับเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้านการสร้างระบบประมวลผลด้วยเทคโนโลยีควอนตัมของโลกกับความสามารถด้านการประมวลผลระดับสูงและทรงพลังของ “จิ่วจาง 2.0” นอกจากนี้ จิ่วจาง 2.0 อาจถูกนำไปเป็นต้นแบบเพื่อประยุกต์ใช้ในสาขาความรู้ด้านอื่น ๆ ได้ เช่น ทฤษฎีกราฟ (graph theory) การเรียนรู้ของเครื่องจักร (machine learning) กลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) โดยมีบทบาทสำคัญกับโลกยุคดิจิทัลในอนาคตอย่างแน่นอน
คอมพิวเตอร์ควอนตัมออปติคอลจิ่วจาง 2.0 ของจีนสามารถแก้ปัญหาได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมถึง 10(ยกกำลัง 24) เท่า: spectrum
ปัจจุบัน (นับจนถึงปี 2024) จิ่วจางเดินทางมาถึงเวอร์ชั่น 3.0 แล้วโดยความพิเศษของเวอร์ชั่นนี้คือ สามารถตรวจจับอนุภาคของแสงได้ถึง 255 โฟตอน และในด้านประสิทธิภาพก็ได้รับการปรับปรุงความเร็วโดยทำให้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกที่มีอยู่ในปัจจุบันถึง 10 ล้านล้านเท่าในการแก้ปัญหาการสุ่มตัวอย่างโบซอนแบบเกาส์เซียน (Gaussian boson) นั่นหมายความว่า จิ่วจาง 3.0 สามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนที่สุดได้ภายใน 1 ไมโครวินาที ซึ่งซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลก “Frontier” (พัฒนาโดย Hewlett Packard Enterprise (HPE)) ต้องใช้เวลานานกว่า 20,000 ล้านปีถึงจะแก้ปัญหานี้ได้
ดาวเทียมควอนตัม ม่อจื๊อ ดวงแรกของโลกเป็นของจีน
หลักฐานชิ้นสำคัญอีกหนึ่งชิ้นที่แสดงให้เห็นว่าจีนมีความก้าวหน้าทางการสื่อสารควอนตัมถือเป็นอีกหนึ่งสาขาที่จีนแสดงความก้าวหน้าอย่างชัดเจน โดยในปี 2016 จีนได้เปิดตัวดาวเทียมควอนตัมดวงแรกของโลกชื่อ “ม่อจื๊อ” (Micius) ดาวเทียมดวงนี้ช่วยสร้างเครือข่ายการสื่อสารควอนตัมที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น และสามารถส่งข้อมูลในรูปแบบที่ยากต่อการถอดรหัสได้สำเร็จ
ภาพจำลองดาวเทียมม่อจื๊อ ดาวเทียมควอนตัมดวงแรกของโลก และเป็นของ “จีน”
ดาวเทียม Micius หรือที่เรียกอีกอย่างว่า Mozi เป็นดาวเทียมด้านวิทยาศาสตร์ควอนตัมรุ่นบุกเบิกที่จีนปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 15 สิงหาคม 2016 ดาวเทียมนี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยควอนตัม และเป็นยานอวกาศลำแรกที่สามารถสร้างการสื่อสารด้วยควอนตัมระหว่างอวกาศและโลกได้
ภาพถ่ายเมื่อวันที่ 26 พฤศจิกายน 2016 แสดงให้เห็นการเชื่อมโยงดาวเทียมกับโลกที่สร้างขึ้นระหว่างดาวเทียมควอนตัม “Micius” และสถานีภาคพื้นดินการสื่อสารควอนตัมในซิงหลง มณฑลเหอเป่ย ทางตอนเหนือของจีน : scientificamerican
รายละเอียดเกี่ยวกับดาวเทียม “ม่อจื๊อ”
ดาวเทียม Micius หรือที่รู้จักกันในชื่อ Mozi เป็นดาวเทียมด้านวิทยาศาสตร์ควอนตัมรุ่นบุกเบิกที่จีนปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 15 สิงหาคม 2016 ดาวเทียมนี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยควอนตัม และเป็นยานอวกาศลำแรกที่สามารถสร้างการสื่อสารด้วยควอนตัมระหว่างอวกาศกับโลกได้
- ชื่อ: Micius (Mozi)
- วันปล่อยขึ้นสู่อวกาศ: 15 สิงหาคม 2016
- ยานปล่อยขึ้นสู่อวกาศ: Long March 2D
- สถานที่ปล่อยขึ้นสู่อวกาศ: ศูนย์ปล่อยดาวเทียม Jiuquan ประเทศจีน
- น้ำหนัก: ประมาณ 640 กิโลกรัม
- ผู้ปฏิบัติการ: Chinese Academy of Sciences (CAS)
- ระยะเวลาปฏิบัติภารกิจ: วางแผนไว้เบื้องต้นเป็นเวลา 2 ปี ปัจจุบันปฏิบัติการมาแล้วกว่า 8 ปี
ดาวเทียม Micius ได้รับการพัฒนาภายใต้โครงการ Quantum Experiments at Space Scale (QUESS) โดยมีเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญหลายประการ ดังนี้
1. การแจกจ่ายคีย์ควอนตัม (QKD): ดาวเทียมนี้มีเป้าหมายเพื่อสร้างช่องทางการแจกจ่ายคีย์ควอนตัมที่ปลอดภัยเป็นพิเศษระหว่างตัวดาวเทียมและสถานีภาคพื้นดิน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างคู่โฟตอนที่พันกันเพื่ออำนวยความสะดวกในการสื่อสารที่ปลอดภัย
2. การกระจายการพันกันของควอนตัม: Micius ดำเนินการทดลองเพื่อกระจายการพันกันของควอนตัมในระยะทางไกล โดยทดสอบหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม
3. การเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัม: ดาวเทียมนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อดำเนินการทดลองการเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัม ซึ่งมีความจำเป็นสำหรับเครือข่ายควอนตัมในอนาคตและแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์
4. เครือข่ายการสื่อสารควอนตัมทั่วโลก: Micius มีวัตถุประสงค์เพื่อวางรากฐานสำหรับเครือข่ายการสื่อสารควอนตัมระดับโลกโดยเชื่อมต่อสถานีภาคพื้นดินต่าง ๆ ในจีนและยุโรป
ดาวเทียม Micius โคจรรอบโลกประมาณทุก 90 นาที ทำให้สามารถสื่อสารกับสถานีภาคพื้นดินที่ตั้งอยู่ในภูมิภาคต่าง ๆ รวมทั้งปักกิ่ง ซานย่า และคาชการ์
ความสำเร็จในด้านการปฏิบัติงานของดาวเทียมม่อจี๊อ
- นับตั้งแต่เปิดตัว ดาวเทียม Micius ประสบความสำเร็จหลายประการ:
- ส่งสัญญาณควอนตัมคีย์ได้สำเร็จในระยะทางไกลถึง 1,200 กม.
- สาธิต QKD กับสถานีภาคพื้นดินในจีนและสร้างความสัมพันธ์กับพันธมิตรในยุโรป
- ดำเนินการทดลองที่ยืนยันความเป็นไปได้ของการสื่อสารควอนตัมบนอวกาศ
การแข่งขันระหว่างจีนและสหรัฐอเมริกาในเทคโนโลยีควอนตัม
ความแข่งขันด้านเทคโนโลยีควอนตัมระหว่างจีนและสหรัฐอเมริกาถือเป็นการแข่งขันที่เข้มข้นและน่าจับตามองอย่างยิ่ง ทั้งสองประเทศต่างทุ่มงบประมาณมหาศาลและทรัพยากรจำนวนมากเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีนี้ โดยมองว่าเป็นเทคโนโลยีที่จะกำหนดอนาคตของโลก
สหรัฐอเมริกามีจุดแข็งด้านการวิจัยและพัฒนาผ่านบริษัทเทคโนโลยียักษ์ใหญ่อย่าง IBM, Google และ Microsoft รวมถึงมหาวิทยาลัยชั้นนำอย่าง MIT และ Stanford ที่มีความก้าวหน้าในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ ควอนตัม โดยรัฐบาลสหรัฐฯ ได้ประกาศแผนการลงทุนกว่า 1.2 พันล้านดอลลาร์ในโครงการ National Quantum Initiative เพื่อเร่งการพัฒนาเทคโนโลยีนี้
ในขณะที่จีนก็มีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในด้านการสื่อสารควอนตัม จีนได้สร้างเครือข่ายการสื่อสารควอนตัมที่ใหญ่ที่สุดในโลก และประสบความสำเร็จในการส่งดาวเทียมควอนตัมขึ้นสู่อวกาศ นอกจากนี้ จีนยังได้ประกาศการค้นพบ “ความได้เปรียบเชิงควอนตัม” ในการคำนวณบางประเภท
การแข่งขันระหว่างสองประเทศนี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การพัฒนาเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจดสิทธิบัตรและการควบคุมมาตรฐานทางเทคโนโลยี ทั้งสองประเทศต่างพยายามสร้างความร่วมมือกับพันธมิตรทั่วโลก และดึงดูดนักวิทยาศาสตร์ที่มีความสามารถเข้ามาร่วมงาน
ความกังวลด้านความมั่นคงก็เป็นอีกประเด็นสำคัญ โดยเฉพาะในด้านการเข้ารหัสควอนตัม ที่อาจทำให้ระบบการเข้ารหัสแบบดั้งเดิมล้าสมัย ส่งผลต่อความมั่นคงทางไซเบอร์และการสื่อสารทางการทหาร ทำให้ทั้งสองประเทศต่างเร่งพัฒนาเทคโนโลยีป้องกันควบคู่ไปด้วย
แม้ว่าสหรัฐฯ จะมีบริษัทเทคโนโลยีชั้นนำอย่าง IBM, Google และ Microsoft ที่ทำงานอย่างหนักในด้านควอนตัม แต่จีนกลับแสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าที่น่าทึ่งภายใต้กรอบการพัฒนาในเวลาอันสั้น การแข่งขันระหว่างจีนและสหรัฐฯ นี้จึงไม่ได้เป็นเพียงการแข่งขันทางเทคโนโลยี แต่ยังสะท้อนถึงยุทธศาสตร์ระดับโลกทั้ง
การลงทุนด้านวิจัยและพัฒนา
จีนได้จัดตั้งโครงการวิจัยควอนตัมระดับชาติ และทุ่มงบประมาณหลายพันล้านดอลลาร์เพื่อสนับสนุนการพัฒนา ขณะที่สหรัฐฯ ได้ผ่านกฎหมายสนับสนุนการพัฒนาควอนตัม เช่น พระราชบัญญัติ Quantum Initiative Act ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อเร่งการวิจัยควอนตัมในประเทศ
การแข่งขันเพื่อเป็นผู้นำในตลาดโลก
ทั้งจีนและสหรัฐฯ ต่างพยายามเป็นผู้นำในการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมที่สามารถนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ ไม่ว่าจะเป็นการพัฒนาอัลกอริทึมควอนตัมเพื่อแก้ปัญหาในอุตสาหกรรมหรือการสร้างระบบการสื่อสารควอนตัมสำหรับธุรกิจ
จีนได้แสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นในการเป็นผู้นำในเทคโนโลยีควอนตัม โดยการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดในด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม การสื่อสารควอนตัม และการสร้างโครงสร้างพื้นฐานในประเทศ ความก้าวหน้าเหล่านี้ทำให้จีนกลายเป็นคู่แข่งสำคัญของสหรัฐอเมริกาในสนามเทคโนโลยีขั้นสูง
ในอนาคต การแข่งขันระหว่างจีนและสหรัฐฯ ในด้านเทคโนโลยีควอนตัมจะยังคงดำเนินต่อไป และอาจส่งผลต่อภูมิรัฐศาสตร์และเศรษฐกิจโลก การสร้างสมดุลระหว่างการแข่งขันและความร่วมมือจะเป็นกุญแจสำคัญในการนำเทคโนโลยีควอนตัมไปสู่การใช้งานที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษยชาติ
เรื่อง: ณัฐศกรณ์ แสงลับ
อ้างอิง
https://www.weforum.org/stories/2024/07/explainer-what-is-quantum-technology/
https://spectrum.ieee.org/alibaba-baidu-quantum-computer-race
https://spectrum.ieee.org/quantum-computing-china
–