อ่านความจริง อ่านเดลินิวส์

เสาร์ที่ 28 พฤษภาคม 2565

อ่านความจริง อ่านเดลินิวส์

เสาร์ที่ 28 พฤษภาคม 2565

สิบอันดับการประยุกต์ใช้งานควอนตัม (1)

ทีวีสารคดีชื่อดัง “ดิสคัฟเวอรี่ (Discovery)” ได้จัดสิบอันดับการประยุกต์ใช้งานกลศาสตร์ควอนตัมในโลกความเป็นจริงมาให้ได้ไล่เรียงกันว่าใกล้หรือไกลแค่ไหนกับคำว่า“จริง” นั้น พุธที่ 16 กรกฎาคม 2557 เวลา 00.00 น.

คล้อยหลังช่วงหลายปีของทศวรรษ พ.ศ. 2550 มานี้ วิทยาการด้านกลศาสตร์ควอนตัมที่มีอายุเป็นทางการมาใกล้ร้อยปีแล้วนับตั้งแต่ปี ค.ศ.1925 (พ.ศ.2468) และได้รับการกล่าวถึงมากขึ้นเรื่อย ๆ (แม้จะยังดูลึกลับซับซ้อน) กับการนำไปใช้งานหรือเพื่อการอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของหลากหลายวงการ … ทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การคำนวณยุคใหม่ การสื่อสาร แม้แต่ความเกี่ยวข้องกับงานด้านชีววิทยาและสิ่งแวดล้อมก็มี... หรือว่าควอนตัมได้มาอยู่รอบข้างรอบตัวจริง ๆ นานแล้ว เพียงแต่มิได้สังเกต ?

ทีวีสารคดีชื่อดัง “ดิสคัฟเวอรี่ (Discovery)” ได้จัดสิบอันดับการประยุกต์ใช้งานกลศาสตร์ควอนตัมในโลกความเป็นจริงมาให้ได้ไล่เรียงกันว่าใกล้หรือไกลแค่ไหนกับคำว่า“จริง” นั้น (ที่ไม่ใช่อ้างเอาชื่อควอนตัมไปใช้แต่กลายเป็นขายของหรือบริการแปลกๆ จนถึงหลอกชวนให้เชื่อ เช่น เครื่องลางของขลังยี่ห้อ “ควอนตัม”)

กลศาสตร์ควอนตัมถูกคิดค้นขึ้นโดยมีจุดประสงค์เพื่อใช้อธิบายสิ่งต่าง ๆ ที่มีขนาดเล็กมาก ๆ แต่กำลังมีประโยชน์ส่งผลกระทบกว้างใหญ่ต่อมนุษย์มากๆ และมากขึ้นเรื่อย ๆ … มาเริ่มนับลำดับถอยหลังและดูความสำคัญกันดังนี้

อันดับ10. ทรานซิสเตอร์ (Transistor)

ย้อนไปในปี พ.ศ. 2488 กองทัพสหรัฐอเมริกาสร้างคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลกที่ชื่อ “อินิแอค (ENIAC)” จากหลอดสุญญากาศได้สำเร็จ โดยอินิแอคมีขนาดประมาณบ้านหลังเล็ก ๆ ทีเดียว ขณะที่อยู่ระหว่างการสร้างห้องปฏิบัติการวิจัยเบลล์ (Bell labs) ได้พัฒนาทรานซิสเตอร์ที่สามารถนำมาแทนที่หลอดสุญญากาศได้เป็นอย่างดี  ทรานซิสเตอร์ที่เล็กกว่ามากนั้นทำงานเป็นได้ทั้งตัวขยายและสวิตช์หรือสลับสัญญาณ โดยการขยายและสวิตช์นี้เป็นสิ่งจำเป็นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์(เช่น ไอซี) ทำให้คอมพิวเตอร์มีพัฒนาการด้านขนาดที่เล็กลงเรื่อยๆ ซึ่งกลศาสตร์ควอนตัมใช้อธิบายการสร้างการใช้งานของสิ่งที่เล็กลงเหล่านั้น ยิ่งเล็กก็ยิ่งสำคัญและทำให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็ว จนไอแพดปี 53 (iPad2010) ทำงานเก่งขึ้นจากอินิแอคถึงประมาณ 5.6 พันล้านเปอร์เซ็นต์เข้าแล้ว

อันดับ9. ตัวเก็บเกี่ยวพลังงาน (Energy Harvester)

ทุกครั้งที่ขับรถโดยใช้พลังงานจากน้ำมันในการเดินเครื่องยนต์  นอกจากกำลังทางกลที่ได้แล้วยังได้ความร้อนออกมามากอีกด้วย ความร้อนเหล่านี้จะถูกปล่อยให้สูญเสียไปในอากาศ นักวิจัยจำนวนหนึ่งจึงต้องการนำพลังงานความร้อนนั้นกลับมาใช้ประโยชน์ โดยมีการแสดงให้เห็นว่าวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก (Thermoelectric) สามารถเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าได้ แถมด้วยการประยุกต์ช่วยเก็บความร้อนของแผงเซลล์สุริยะ (solar cell) ให้เป็นไฟฟ้าและช่วยคลายความร้อนของแผงได้อีก โดยวัสดุนี้มีประสิทธิภาพสูงและมีความหนาเพียงแค่ในระดับไมโครเมตร (ไม่มีส่วนที่ต้องขยับหรือเคลื่อนที่และไม่ทำให้เกิดมลพิษ) ก็เป็นอีกหนึ่งเรื่องที่ใช้ควอนตัมอธิบาย ออกแบบ สร้าง แม้ชื่อจะยังไม่มีเข้าไปเกี่ยวข้องตรงๆ

อันดับ 8. นาฬิกาเที่ยงตรงสูง (Ultraprecise Clocks)

นาฬิกาไม่ว่าจะแบบเข็ม ตัวเลข จนถึงล่าสุดกับนาฬิกาฉลาดจากทั้งสองค่าย (iWatch & Android) จะช้าหรือเร็วไปกี่วินาที คงไม่สำคัญนักกับเรา ๆ ท่าน ๆ แค่ไม่ทำให้ตกรถ ตกเครื่องบินเป็นพอ … แต่สำหรับหน่วยงานที่ทำหน้าที่รักษามาตรฐานเวลา (เช่น กรมอุทกศาสตร์ 1811 หรือสถาบันมาตรวิทยา) จะสำคัญมากเพื่อบริการสำหรับกิจกรรมด้านความมั่นคงชั่วพริบตา การสื่อสารความเร็วสูงยิ่ง ตลาดหลักทรัพย์กับการซื้อขายและการเงินนาทีท้ายๆ การขนส่งทางน้ำทางอากาศและพิกัดดาวเทียม และอื่นๆอีกมาก แม้การเทียบท่าของยานกับสถานีอวกาศที่ก็พลาดเวลาไม่ได้... เศษเสี้ยววินาทีที่แตกต่างจะมีผลกระทบที่สูงมาก หลายหน่วยงานที่ให้บริการทั่วโลกได้ใช้นาฬิกาอะตอม (atomic clock) ในการเทียบวัดเวลาให้ถูกต้องอยู่เสมอ ความถูกต้องที่ดีของนาฬิกานี้สร้างจากอะตอมของซีเซียม (Cesium) ซึ่งให้“ความไม่แน่นอน”ของเวลาเพียง 1 วินาทีในทุก ๆ 20 ล้านปี … และความไม่ถูกต้องดังกล่าวเกิดจากสิ่งที่เรียกว่า“การรบกวนเชิงควอนตัม (quantum noise)” … การทำความเข้าใจประยุกต์ใช้กลศาสตร์ควอนตัมจะเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้สามารถสร้างนาฬิกาความเที่ยงตรงและผลกระทบสูงนี้ได้ดีด้วย

สามในสิบอันดับจากท้ายนี้แม้เหมือนไกลตัวแต่ก็ได้ใช้อยู่ใกล้ๆ แบบไม่รู้สึกตัว … ตามไปดูสามลำดับต่อไปว่าสัปดาห์หน้า “ควอนตัม” จะเข้ามาใกล้ในชีวิตประจำวันกันมากขึ้น...ได้อีกแค่ไหน

สุวิทย์ กิระวิทยา

มหาวิทยาลัยนเรศวร

เกียรติศักดิ์ ศรีพิมานวัฒน์

ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ

"แสง-ควอนตัม-สื่อสาร-แอลอีดี"

facebook.com/QuantumCryptoThailand

(ECTI Info. & IEEE ComSoc Thailand)

 



คุณเห็นด้วยกับข่าวนี้หรือไม่

  • เห็นด้วย
    0%
  • ไม่เห็นด้วย
    0%

ความคิดเห็น

บอกต่อ : 0