เข้าใจ “Quantum Computing” โลกจะแข่งกันพัฒนาไปทำไม สำคัญกับชีวิตมนุษย์ขนาดไหน?

เชื่อว่าใครหลายคนต้องเคยได้ยินและลองไปทำความเข้าใจกับเทคโนโลยี “Quantum Computing” หรือ “คอมพิวเตอร์ควอนตัม” ที่บริษัทเทคโนโลยียักษ์ใหญ่ระดับโลก ทั้ง Google, Microsoft, Amazon และ IBM ต่างเร่งแผนพัฒนานวัตกรรมชนิดนี้ให้แข็งแกร่ง และต้องการที่จะนำออกมาสู่ตลาดในเชิงพาณิชย์ให้ได้ในอนาคต

โดยเมื่อไม่นานมานี้ ทั้ง 4 บิ๊กเทคต่างประกาศความคืบหน้าด้านการพัฒนาชิปควอนตัมต้นแบบ (Prototype Chip) แข่งกันพัฒนา Quantum Computer ที่สามารถนำไปใช้ได้จริง และต่างก็เคลมว่าเทคโนโลยีใหม่นี้ จะสามารถแก้ปัญหาซับซ้อนระดับจักรวาลได้เร็วกว่า Supercomputer แบบดั้งเดิมหลายเท่าตัว

Quantum Computing คืออะไร?

สำหรับเทคโนโลยี “Quantum Computing” หรือ “คอมพิวเตอร์ควอนตัม” คือหนึ่งในศาสตร์ล้ำสมัยแห่งยุคที่ใช้หลักการของ “ฟิสิกส์ควอนตัม” เข้ามาช่วยประมวลผลข้อมูล เพื่อแก้ปัญหาที่แม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลกวันนี้ ก็ยังทำไม่ได้ หรือทำได้… แต่ต้องใช้เวลาหลายพันปี

แล้วมันต่างจากคอมพิวเตอร์ทั่วไปยังไง?... โดยปกติแล้วคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่เราใช้กันทุกวันนี้ ไม่ว่าจะเป็นโน้ตบุ๊ก มือถือ หรือแม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ล้วนทำงานด้วยระบบ “บิต” (Bit) คือมีแค่ 0 กับ 1

แต่สำหรับ Quantum Computer จะใช้ “คิวบิต” (Qubit) ที่สามารถอยู่ในสถานะ 0, 1 หรือทั้งสองพร้อมกันได้ (เรียกว่า Superposition) ซึ่งเป็นคุณสมบัติพิเศษจากโลกควอนตัม ซึ่งนั่นเท่ากับว่า Quantum Computer สามารถคิดและคำนวณได้พร้อมกันหลายทางเลือก ทำให้สามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลได้ภายในเวลาไม่กี่นาที ในขณะที่คอมพิวเตอร์ปัจจุบันอาจต้องใช้เวลาเป็นพันปี

ศาสตร์ควอนตัม หรือ Quantum Mechanics คือการศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคขนาดเล็กระดับอะตอมและซับอะตอม ซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะที่โลกปกติไม่สามารถอธิบายได้ และ Quantum Computer ก็ใช้คุณสมบัติพื้นฐานเหล่านี้

• Superposition: อยู่ได้หลายสถานะพร้อมกัน
• Entanglement: สถานะของอนุภาคหนึ่งมีผลต่ออีกอนุภาคแม้จะอยู่ไกลกัน
• Probability-Based Computing: คำนวณแบบความน่าจะเป็น ไม่ใช่แค่ตรรกะ 0-1 แบบเดิม

และทั้งหมดนี้ทำให้ Quantum Computer คิดได้หลายมิติในเวลาเดียวกัน ต่างจากคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่คิดแบบเส้นตรง (Linear)

อย่างไรก็ตาม ในวงการ Quantum Computing ไม่ได้มีแค่การสร้างชิปฮาร์ดแวร์เท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงการเขียน Quantum Algorithm (อัลกอริธึมควอนตัม) การออกแบบระบบประมวลผลแบบใหม่ ตลอดจนการวางระบบการคำนวณเชิงความน่าจะเป็น ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องใช้ความรู้จากหลากหลายสาขา ทั้งฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และวิทยาการคอมพิวเตอร์ขั้นสูง

บิ๊กเทคแข่งกันทำอะไรบ้าง?

แม้ Quantum Computing จะยังเป็นเทคโนโลยีที่ซับซ้อนและอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ถูกมองว่าเป็นกุญแจสำคัญที่อาจจะนำไปสู่การค้นพบใหม่ ๆ เช่น ยารักษาโรคใหม่ พัฒนาโมเลกุลทางเคมี ไปจนถึงถอดรหัสระบบความปลอดภัยระดับสูงในอนาคต

จึงไม่แปลกที่บริษัทยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีทั่วโลกต่างพยายามเป็นผู้นำในการผลักดันควอนตัมคอมพิวเตอร์ให้เข้าสู่กระแสหลัก

• Microsoft เปิดตัว “Majorana 1” ชิปที่ใช้คิวบิตแบบ Topological Qubits เป็นครั้งแรกของโลก หลังซุ่มทำงานวิจัยมากว่า 20 ปี ซึ่งเทคโนโลยี Topological เป็นการสร้างจากสถานะของสสารที่ไม่ใช่ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ส่งผลให้คิวบิตมีความเสถียรมากขึ้นและลดข้อผิดพลาดได้ดี เพราะข้อมูลจะถูกกระจายเก็บไว้ทั่วทั้งคิวบิต หากบางส่วนเสียหาย ข้อมูลก็ยังคงอยู่
  
  ตามเป้าหมายของ Microsoft ที่ต้องการจะเร่งการพัฒนา Quantum Computer ให้เร็วขึ้นจากระดับหลายสิบปี เหลือเพียงไม่กี่ปี แต่ทางผู้เชี่ยวชาญต่างมองว่าผลลัพธ์ของ Microsoft ยังตีความยาก แม้จะตีพิมพ์ในวารสาร Nature แล้วก็ตาม
  
  อ่านบทความที่เกี่ยวข้อง: Microsoft เปิดตัว “Majorana 1” ชิปควอนตัม 1 ล้านคิวบิต ปฏิวัติอนาคตการสร้างควอนตัมคอมพิวเตอร์
  
  
• Google ออก “Willow” พร้อมเคลมว่าใช้เวลาเพียง 5 นาทีในการแก้โจทย์ที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั่วไปต้องใช้เวลา 10 เซปทิลเลียนปี (100,000,000,000,000,000,000,000,000 หรือ 10 ยกกำลัง 25 ปี) ซึ่งจุดที่น่าสนใจกว่าคือ Google พบวิธีเพิ่มจำนวนคิวบิตและลดความผิดพลาดลงได้ ซึ่งตรงกันข้ามกับสิ่งที่เคยเกิดขึ้นในอดีต จนกลายเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญในวงการควอนตัม เรียกว่า “Below Threshold” ซึ่งเป็นโจทย์ที่นักวิจัยพยายามแก้มาตั้งแต่ยุค 90
  
  และแม้ว่ายังเป็นเพียงช่วงของการทดลอง แต่หลายฝ่ายมองว่า Willow อาจเป็นก้าวแรกและก้าวสำคัญของการสร้าง Quantum Computer ขนาดใหญ่ที่ใช้งานได้จริง
  
  อ่านบทความที่เกี่ยวข้อง: Google เปิดตัวชิปควอนตัมประมวลผลใน 5 นาที แรงกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทำงานนานกว่าอายุจักรวาล
  
  
• Amazon Web Services เปิดตัวชิป “Ocelot” ที่ใช้สถาปัตยกรรมแบบใหม่ ผสานเทคโนโลยี Cat Qubit (ที่ได้แรงบันดาลใจจาก Schrödinger’s Cat) และสามารถผลิตได้ด้วยเทคนิคที่คล้ายกับที่ใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป
  
  ทั้งนี้ Amazon ตั้งเป้าผลักดันให้เกิดการประมวลผลควอนตัมบนคลาวด์ โดยอ้างว่ามีประสิทธิภาพด้านการแก้ข้อผิดพลาดดีกว่าวิธีเดิมถึง 90% แต่ด้านนักวิจัยยังมองว่า Amazon ต้องลดอัตราความผิดพลาดและเพิ่มความหนาแน่นของคิวบิตอีกมาก ถึงจะใช้งานได้จริง
  
  
• IBM เปิดตัวชิป “Condor” ที่ยืนยันว่ามีจำนวนคิวบิตสูงที่สุดในตอนนี้ พร้อมกับชิป “Heron” (133 คิวบิต) ที่มีอัตราความผิดพลาดต่ำกว่า ซึ่ง IBM ถือเป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีควอนตัมมายาวนาน ที่ได้เปิดตัว “Q System One” คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงพาณิชย์เครื่องแรกของโลกไปตั้งแต่ปี 2019
  
  IBM มุ่งเน้นการสร้างระบบที่สามารถรวมชิปขนาดเล็กหลายตัวเข้าด้วยกันแบบ Modular แทนที่จะเพิ่มขนาดชิปเดียว ทำให้ลดข้อผิดพลาดและเพิ่มความยืดหยุ่นในการขยายระบบ ด้านนักวิจัยจาก Quantum Circuits มองว่า IBM ใช้แนวทาง “Error Mitigation” แทนการแก้ข้อผิดพลาดแบบดั้งเดิม ซึ่งอาจต้องปรับในระยะยาวเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

ศาสตราจารย์ Sankar Das Sarma จาก University of Maryland มองว่า Amazon, Google และ IBM ต่างก็ใช้แนวทาง Superconducting Qubit แบบดั้งเดิม ในขณะที่ Microsoft ใช้วิธี Topological Qubit ที่แตกต่างโดยสิ้นเชิง และหาก Microsoft ทำได้จริง แนวทางนี้จะช่วยลดการพึ่งพาการแก้ข้อผิดพลาดแบบเดิมได้มาก แต่ด้วยความที่แต่ละค่ายมีวิธีการต่างกัน จึงยังเร็วเกินไปที่จะตัดสินว่าใครเป็นผู้นำ

นอกจากนี้ สำหรับ Quantum Computing แล้วเรียกได้ว่าตอนนี้ยังอยู่ในระยะเริ่มต้นของการพัฒนา ด้านบริษัทผู้พัฒนาก็ควรระวังไม่สร้างความคาดหวังเกินจริง เพราะอาจทำให้ผู้คนผิดหวังหากผลลัพธ์ยังไม่ออกมาในเร็ววัน

Scott Crowder รองประธาน IBM กล่าวว่า “ตอนนี้เราใกล้จุดที่ควอนตัมคอมพิวเตอร์จะเหนือกว่าคอมทั่วไปแล้ว แต่ยังต้องใช้เวลาอีกหลายปีกว่าจะถึงจุดที่มันทำงานได้โดยไร้ข้อผิดพลาดจริง ๆ”

แล้ว Quantum Computing จะมีผลอย่างไรกับคนทั่วไปบ้าง?

แม้หลายคนจะยังมองว่า Quantum Computing เป็นเรื่องไกลตัว แต่ความจริงคือ มันอาจกลายเป็นเทคโนโลยีเปลี่ยนโลกได้พอ ๆ กับกระแส Generative AI ที่เราเห็นในปัจจุบัน จากการวิเคราะห์และศึกษาของผู้เชี่ยวชาญ ชี้ให้เห็นว่า Quantum Computing จะเข้ามาเปลี่ยนแปลงโลกได้ในหลายด้าน ตัวอย่างเช่น

• การพัฒนาทางการแพทย์: Quantum Computer มีศักยภาพมหาศาลในการเร่งให้เกิดการค้นพบและพัฒนายารูปแบบใหม่ได้เร็วและแม่นยำขึ้น ด้วยพลังการประมวลผลระดับเหนือจินตนาการ เครื่องจักรอัจฉริยะเหล่านี้สามารถจำลองโมเลกุล โปรตีน และสารเคมีหลายชนิดได้พร้อมกัน ผ่านระบบ Quantum Simulation ซึ่งคอมพิวเตอร์ทั่วไปยังทำไม่ได้ในปัจจุบัน
  
  บริษัทชั้นนำในวงการยา เช่น Roche บริษัทเวชภัณฑ์จากสวิตเซอร์แลนด์ กำลังมุ่งหวังว่า Quantum Simulation จะช่วยให้สามารถพัฒนายาและวัคซีนต้านโรคอย่างโควิด-19, ไข้หวัดใหญ่, มะเร็ง หรือแม้แต่โรคอัลไซเมอร์ได้เร็วขึ้น นอกจากนี้ Quantum Simulation ยังอาจช่วยลดการทดลองในห้องแล็บ ลดต้นทุนการวิจัย และลดการทดลองในมนุษย์หรือสัตว์ได้ในระยะยาวอีกด้วย
  
  
• ปฏิวัติระบบการเงินโลก: Quantum Computer จะเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังในวงการการเงิน ไม่ว่าจะเป็นด้านการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงลึก การทำธุรกรรมที่เร็วขึ้น หรือการเทรดแบบอัตโนมัติที่ล้ำกว่าเดิม ซึ่งหลายสถาบันการเงินระดับโลก อย่าง IBM และ JPMorgan Chase เริ่มทดลองใช้ Quantum Technology เพื่อดูว่าจะสามารถช่วยให้ระบบการเงินทำงานได้เร็วขึ้นแค่ไหนในอนาคตอันใกล้
  
  และหนึ่งในความหวังใหญ่คือ การทำ Financial Modeling (การจำลองการเงิน) ที่แม่นยำและเร็วขึ้น ช่วยให้ธนาคารลดต้นทุนการประมวลผล และทำธุรกรรมได้ทันใจลูกค้ามากกว่าเดิม
  
  
• ใช้สู้วิกฤตสภาพภูมิอากาศ: นอกจากภาคธุรกิจและการแพทย์แล้ว Quantum Computing ยังมีบทบาทสำคัญในการช่วยโลกต่อสู้กับวิกฤตสภาพภูมิอากาศ (Climate Change) อีกด้วย โดยผู้เชี่ยวชาญคาดว่า Quantum Simulation จะช่วยให้ประเทศต่าง ๆ บรรลุเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนของสหประชาชาติ (UN SDGs) ได้เร็วยิ่งขึ้น
  
  ยกตัวอย่างเช่น Quantum Computer อาจสามารถค้นหาสารเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) ชนิดใหม่ที่ช่วยรีไซเคิลคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเปลี่ยนให้กลายเป็นแก๊สที่มีประโยชน์

อย่างไรก็ตาม แม้ Quantum Computer จะมีข้อดีมากมาย แต่ก็แฝงมาด้วยความเสี่ยงด้าน Cybersecurity ที่ไม่ควรมองข้าม เนื่องจากเทคโนโลยีควอนตัมมีความสามารถในการเจาะระบบเข้ารหัส (Encryption) แบบดั้งเดิมที่เราใช้อยู่ทุกวันนี้ได้ง่ายขึ้น ซึ่งนั่นหมายความว่า ข้อมูลที่เราคิดว่าปลอดภัยในวันนี้ อาจไม่ปลอดภัยในโลกควอนตัมของอนาคตก็ได้

ที่น่ากังวลคือ ขณะที่ทั่วโลกลงทุนกับการพัฒนา Quantum Computer อย่างหนัก แต่การลงทุนในด้านความปลอดภัยแบบ Quantum-Resistant (Post-Quantum Security) กลับยังมีน้อยเกินไปนั่นเอง

ที่มา: Business Insider, IBM, Forbes, Fast Company, Times

ติดตามเพจ Facebook: Thairath Money ได้ที่ลิงก์นี้ - https://www.facebook.com/ThairathMoney