ควอนตัมคอมพิวเตอร์’ คือเทคโนโลยีใหม่ที่จะพลิกโลกทั้งใบ จนถึงขั้นเปลี่ยนนิยายวิทยาศาสตร์ให้กลายเป็นความจริง
เพราะ‘หน่วยประมวลผล’ ของคอมพิวเตอร์คิดได้เร็วขึ้นเป็นทวีคูณ
วารสาร MIT Technology Review ระบุว่าเป็นความเร็วที่ ‘เกินจะจินตนาการได้’ (Nobody has yet envisioned.)

ความเร็วของหน่วยประมวลผลระดับนี้จะทำให้คอมพิวเตอร์เรียนรู้ได้เร็วขึ้นมหาศาล
นั่นหมายความว่า คอมพิวเตอร์จะ ‘ฉลาด’ ขึ้นในอัตราเดียวกัน
การมาถึงของควอนตัมคอมพิวเตอร์จึงเปรียบเสมือนคันเร่งที่จะพาโลกพุ่งเข้าสู่ยุคปัญญาประดิษฐ์ที่แท้จริง
คำถามคือ ควอนตัมคอมพิวเตอร์ คืออะไร? มาเมื่อไหร่? และจะเปลี่ยนชีวิตเราอย่างไร?

อนาคตของคอมพิวเตอร์
ทุกคนมีสมาร์ทโฟน ถ้าสมาร์ทโฟนคือตัวแทนของคอมพิวเตอร์บนโลกใบนี้
เคยสังเกตไหมว่า หน่วยประมวลผลของสมาร์ทโฟนเร็วขึ้นทุกๆ ปี
กฎของมัวร์ (Moore’s Law) ระบุว่า ปริมาณของทรานซิสเตอร์บนแผงวงจร
(นัยหนึ่งคือความเร็วในการประมวลผล) จะเพิ่มเป็นเท่าตัวทุกๆ 2 ปี

คำถามคือ ความเร็วของหน่วยประมวลผลจะเร็วไปถึงจุดไหน?
กอร์ดอน มัวร์ (Gordon Moore) เจ้าของทฤษฎีกฎของมัวร์ บอกว่า
ความเร็วที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวพันกับ ‘จำนวน’ ที่เพิ่มขึ้น และ ‘ขนาด’ ที่เล็กลงเรื่อยๆ ของหน่วยประมวล

ทรานซิสเตอร์หรือหน่วยประมวลผลในปัจจุบัน มีขนาดเหลือเพียงไม่กี่สิบอะตอมเท่านั้น 
คำถามต่อไปคือ เมื่อ ‘ขนาด’ หน่วยประมวลผลเล็กลงไปเหลือ 1 อะตอม
ความเร็วของคอมพิวเตอร์จะถึงจุดสิ้นสุดหรือไม่?
ถ้าดูจากอัตราการเพิ่มขึ้นของหน่วยประมวลผลในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา
เราคาดเดาว่าอีกไม่เกินห้าหรือสิบปีข้างหน้า กฎของมัวร์จะถึงจุดสิ้นสุด
คอมพิวเตอร์จะไม่มีวันเร็วไปได้มากกว่านี้ เพราะนี่คือกฎของธรรมชาติ

กฎธรรมชาติที่ ‘เหนือสามัญสำนึก’ ของอะตอม
กฎที่อธิบายการเคลื่อนไหวของสิ่งต่างๆ ที่เราเห็นในชีวิตประจำวัน เราเรียกว่า ‘Classical Physics’ 
ซึ่งเป็นข้อจำกัดที่จะทำให้กฎของมัวร์ถึงจุดสิ้นสุด
และกฎที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเมื่อร้อยกว่าปีที่ผ่านมาว่า
เมื่อลดขนาดเล็กลงไปถึงระดับ ‘อะตอม’ ในที่อุณหภูมิเย็นยะเยือก กฎเกณฑ์ทางฟิสิกส์หรือกฎของธรรมชาติจะเปลี่ยนไป
เราสิ่งนี้เรียกว่า ‘Quantum Physics’ อันเป็นที่มาของความเร็วที่เหมือนไม่มีวันสิ้นสุดของคอมพิวเตอร์

กฎธรรมชาติในโลกของควอนตัมนั้นเป็นกฎที่อยู่ ‘เหนือสามัญสำนึก’
ยกตัวอย่างปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นมา 3 ปรากฎการณ์
ปรากฎการณ์ 1: อะตอมตัวหนึ่งสามารถอยู่หลายตำแหน่งได้ในเวลาเดียวกัน (Quantum Superposition)
เปรียบเสมือนอะตอมสามารถอยู่ ซ้าย-ขวา ล่าง-บน ในเวลาเดียวกัน
ปรากฎการณ์ 2: อะตอมสามารถทะลุผ่านกำแพงได้โดยไม่ต้องกระโดดข้าม (Quantum Tunneling)
ปรากฎการณ์ 3: อะตอมสองตัวที่อยู่ห่างกันสามารถสื่อสารกันได้ โดยไม่ต้องมีการส่งสัญญาณหากัน (Quantum Entanglement)

กฎเหล่านี้แปลกประหลาด เราไม่เคยเห็นสิ่งเหล่านี้ในชีวิตประจำวัน
แต่ว่าในระดับอะตอมนี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นบนทฤษฎีควอนตัมฟิสิกส์ที่ผ่านการพิสูจน์ในช่วงร้อยกว่าปีที่ผ่านมา
จนไม่มีใครกังขาเรื่องความถูกต้องของทฤษฎี
เมื่อนำกฎของควอนตัม ซึ่งเป็นกฎธรรมชาติกฎใหม่มาสร้างคอมพิวเตอร์
ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์จึงเปลี่ยนไปจน ‘เหนือสามัญสำนึก’ เหมือนเช่นโลกของควอนตัม

แล้วเราเอากฎธรรมชาตินี้มาสร้างคอมพิวเตอร์อย่างไร?
 
รู้จักควอนตัมคอมพิวเตอร์
การจะตอบคำถามนี้ได้ต้องกลับมาดูพื้นฐานการทำงานของคอมพิวเตอร์วันนี้
คอมพิวเตอร์ปกติ มีหน่วยย่อยที่สุดของข้อมูล เรียกว่า บิท (bit)

1 bit มีค่า ไม่ ‘0’ ก็ ‘1’
8 bits เป็น 1 byte
อย่างหน่วยที่เราคุ้นเคย เช่น 1 Megabyte, Mega (อ่านว่า “เมกะ”) แปลว่า 1 ล้าน
ถ้าเรามีไฟล์รูปขนาด 1  Megabyte หรือ 1 MB ก็หมายความว่า
ไฟล์รูปมี 1,000,000 bytes หรือ 8,000,000 bits หรือเลข ‘0’ หรือ ‘1’ เรียงกัน 8 ล้านตัว
ส่วนควอนตัมคอมพิวเตอร์ หน่วยประมวลผลเรียก ‘คิวบิท’ (qubit) ย่อมาจาก ควอนตัมบิท
ซึ่งจะมีพลังและวิธีการประมวลผลที่ต่างจากคอมพิวเตอร์ทั่วไปตามกฎของควอนตัม

ถ้าเปรียบหน่วยประมวลผลปกติ 1 bit จะเหมือนเหรียญที่พลิกหน้าหลังได้ด้านใดด้านหนึ่ง คือเป็น 0 หรือ 1
แต่ 1 qubit จะเหมือนเหรียญที่อยู่บนไจโรสโคป
(Gyroscope: อุปกรณ์ที่มีล้อหมุนเร็วบรรจุอยู่ในกรอบ หมุนเอียงได้ทุกทิศทางอย่างอิสระ)
สามารถเป็น 0 และ 1 ได้ในเวลาเดียวกัน

การเปรียบเทียบดังกล่าวเป็นแค่การเปรียบเทียบคร่าวๆ เท่านั้น
เพราะเมื่อเป็น 2 qubit ไม่ได้หมายความว่า เหรียญอยู่บนไจโรสโคป 2 ตัว
ทว่าเปรียบเสมือนอยู่บนไจโรสโคปตัวเดียว แต่หมุนอยู่ในอวกาศ 7 มิติ
ฟังดูอาจเข้าใจยาก นักฟิสิกส์เพียงจะบอกว่า 1 qubit นั้นทรงประสิทธิภาพกว่า 1 bit ของคอมพิวเตอร์ทั่วไปมหาศาล
“ควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดหน่วยประมวลผล 50 qubits
จะมีศักยภาพการคำนวณหรือหน่วยความจำใหญ่เทียบเท่าหรือมากกว่าซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีอยู่
“และถ้ามี 300 qubits หน่วยความจำของควอนตัมคอมพิวเตอร์
ก็จะมีมากกว่าจำนวนอะตอมที่มีอยู่ทั้งหมดในหนึ่งจักรวาล”

นิยาย Sci-Fi จะกลายเป็นจริง?
พลังประมวลผลอัน ‘เกินจินตนาการ’ จากกฎธรรมชาติใหม่ที่เหนือสามัญสำนึก
จะทำให้คอมพิวเตอร์และจักรกลยุคต่อไป คิดได้เร็วและฉลาดขึ้นทบทวี เหมือนเช่นการคิดหาทางออกจากปัญหา
เปรียบคอมพิวเตอร์ทั่วไปเหมือนคนคนหนึ่งที่พยายามหาทางออกจากเขาวงกตด้วยการดุ่มเดินไปเรื่อยๆ
แต่ควอนตัมคอมพิวเตอร์จะทำให้คนนั้นแยกร่าง และพยายามหาทุกความเป็นไปที่จะออกจากเขาวงกตในเวลาเดียวกัน

ปัญญาประดิษฐ์และสิ่งประดิษฐ์แบบนิยาย Sci-Fi จะกลายเป็นจริง
ระบบที่มีอยู่จะกลายเป็นสิ่งไร้ประสิทธิภาพและถูกรื้อถอน เช่น ระบบความปลอดภัย RSA ของคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน
ที่คอมพิวเตอร์วันนี้ใช้เวลาเจาะระบบเป็นพันปี แต่ควอนตัมคอมพิวเตอร์ใช้เวลาแค่ไม่กี่นาที
นี่คือสิ่งที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้ในช่วงเวลา “อีกไม่กี่สิบปี”
เพราะระหว่างที่โลกหมุนอยู่ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ในหลายประเทศและบริษัทยักษ์ใหญ่กำลังมุ่งมั่นพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ไปข้างหน้า
แม้ปัจจุบันจะก้าวข้ามปัญหาเรื่องของหน่วยประมวลผล (ขนาดราวๆ 1 เซนติเมตร) ที่ต้องอยู่ในเครื่องทำความเย็นยะเยือก
(เกือบ -273.15 องศาเซลเซียส) ที่มีขนาดใหญ่ ด้วยการเชื่อมต่อการทำงานผ่านระบบอินเทอร์เน็ต
แต่ก็ยังมีโจทย์ใหญ่ที่ต้องแก้ไขและพัฒนา คือควบคุม ‘อะตอม’ ที่มีธรรมชาติไม่อยู่นิ่งหลายๆ ตัว ให้ทำงานร่วมกันได้

1 qubit เท่ากับ 1 อะตอม ยิ่งควบคุมอะตอมได้มากเท่าไหร่ ประสิทธิภาพของควอนตัมคอมพิวเตอร์จะสูงมากเท่านั้น
“หน่วยประมวลที่มีอยู่ตอนนี้ ยังมีแค่ 10-20 qubits เท่านั้น ยังไม่เยอะมาก และยังเป็น qubit ที่ยังไม่เสถียร
“แต่ในอีก 2-3 ปีข้างหน้า ทางกูเกิ้ลและอีกหลายบริษัท พยายามจะสร้างหน่วยประมวลผล 50-60 qubits ขึ้นมา
โอเค อาจจะยังไม่เสถียร 100% แต่มันสามารถทำงานบางอย่างที่คอมทั่วไปทำไม่ได้”

ถามว่า เราเดินมาไกลแค่ไหนแล้ว? 
“ถ้าจุดหมายคือ 100% ตอนนี้เรามาถึง 50% แล้ว เพราะเมื่อยี่สิบปีที่แล้ว เรายังไม่รู้เลยว่าจะควบคุมอะตอมได้ยังไง
แต่ตอนนี้เรารู้วิธีควบคุมได้แล้ว ปัญหาคือจะควบคุมอะตอมหลายๆ ตัวได้ยังไง
“แต่จุดที่น่าสนใจคือ เราไม่ต้องรอให้ถึง 100% ก็ได้ แค่ทำได้ 70-80%
เราก็สามารถใช้ประโยชน์จาก ‘การทำงานเฉพาะอย่าง’ ได้มากกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปแล้ว”

credit : becommon.co/world/quantum-computer/