500404
ควอนตัมคอมพิวเตอร์
ศ.ดร.สมศักดิ์ ปัญญาแก้ว ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ
คอมพิวเตอร์ในยุคต้น ๆ มี ขนาดใหญ่ เท่าห้อง ปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ที่มีสมรรถนะเดียวกันมีขนาดเพียงตั้งโต๊ะหรือโน้ตบุ๊ค และมีสนนราคาที่คนส่วนใหญ่ซื้อใช้ได้ ทำให้คอมพิวเตอร์เข้ามา อยู่ในชีวิตประจำวันของเรามากขึ้น การติดต่อผ่านอินเทอร์เน็ต อีเมลล์ การซื้อขาย และธุรกรรมต่างๆ ผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ การประชุม ทางไกลผ่าน video conference กลายเป็นเครื่องมือที่จำเป็นของสังคม ยุคใหม่ ไม่ว่าเราจะชอบมันหรือไม่ก็ตาม งานคอมพิวเตอร์ไม่ได้ อยู่เพียงในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังเข้าไปพัฒนา แนวคิดใหม่ของศาสตร์ทางด้านศิลปะ ด้านวัฒนธรรม ด้านอักษรศาสตร์ และด้านสังคมศาสตร์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ผสมผสานกับการใช้ โทรศัพท์มือถือ กล้องถ่ายรูปดิจิตัล เครื่องเสียง MP3 เครื่องเล่นดีวีดี ทำให้ชีวิตประจำวันเราเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว เทคโนโลยีหลายตัว หายไปจากท้องตลาด เช่น ฟิล์มถ่ายรูป เทปเพลงที่ใช้แถบเสียง วีดีโอที่ใช้เทป สิ่งที่เหมือนกันอย่างหนึ่งคือ อุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ มีขนาดเล็กลง ราคาถูกลง แต่มีสมรรถนะสูงขึ้น รวมทั้งคอมพิวเตอร์
เครื่องมือวิจัย Molecular Beam Epitaxy ที่ใช้ในการศึกษาวิจัย โครงสร้างควอนตัมที่คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ควอนตัมดอทที่มีรูปแบบการเรียงตัวตามหลักการควอนตัมเซลลูล่าออโตมาต้า
ควอนตัมดอทคู่ เพื่อทำงานเป็น Qubits โดยอาศัยหลักการหมุนรอบตัวเองของอิเล็กตรอน
คอมพิวเตอร์ที่มีใช้งานในปัจจุบันใช้ชิบไอซีที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ล้านๆ ตัว ทำหน้าที่เป็นมันสมองและหน่วยความจำทรานซิสเตอร์ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์แต่ละตัว มีขนาดซับไมโครเมตร (หนึ่งในพัน หรือหนึ่งในหมื่นส่วนของมิลลิเมตร) ซึ่งประดิษฐ์สร้างโดยเทคโนโลยีล่าสุดที่อาศัยหลักการของการย่อส่วน แม้ชิบไอซีจะมีขนาดเล็กลงมากแล้วก็ตาม มันก็ยังกินไฟฟ้ามากและมีขีดจำกัดในด้านความเร็วของคอมพิวเตอร์อยู่ ถ้าท่านมีประสบการณ์ ช้คอมพิวเตอร์ประเภทโน้ตบุ๊คอยู่บ้าง ท่านจะพบว่าการชาร์จแบตเตอรี่ ของคอมพิวเตอร์ต้องทำบ่อยพอสมควร และบางครั้งการทำงานของคอมพิวเตอร์จะช้าหากข้อมูลที่ต้องวิเคราะห์มีขนาดโต
ประเด็นในด้านวิศวกรรมคอมพิวเตอร์สำหรับอนาคต จึงได้แก่การพัฒนาคอมพิวเตอร์ที่ใช้หลักการใหม่ๆ เพื่อให้มีขนาดเล็กลงไปอีก กินไฟน้อยมาก และมีความเร็วสูงหลักการใหม่ๆ นี้มีหลายวิธี เช่น คอมพิวเตอร์ทางแสง คอมพิวเตอร์ดีเอ็นเอ คอมพิวเตอร์ โมเลกุล ซึ่งหลักการเหล่านี้เริ่มเลียนแบบการทำงานของสิ่งมีชีวิตมากขึ้น แนวคิดใหม่อย่างหนึ่งได้แก่ ควอนตัมคอมพิวเตอร์ ซึ่งอาศัยปรากฏการณ์ทางควอนตัม ได้แก่ การที่อะตอมและโมเลกุลมีระดับพลังงานเป็นชั้นๆ หรือการที่อิเล็กตรอนในอะตอมมีการหมุนรอบตัวเอง ๒ แบบ คือ หมุนวนซ้ายและหมุนวนขวา คุณสมบัติทางควอนตัมของอะตอม และโมเลกุลสามารถนำมาใช้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ได้ ทรานซิสเตอร์ระดับอะตอมหรือโมเลกุลทำงานได้ โดยใช้อิเล็กตรอน เพียงตัวเดียว หรือในบางกรณีไม่ได้อาศัยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ในการคำนวณหรือจดจำข้อมูลเลย แต่ใช้หลักพื้นฐานของแรงคูลอมป์แทนควอนตัมคอมพิวเตอร์จึงนอกจากมีขนาดเล็กระดับนาโนเมตร (หนึ่งในล้านส่วนของมิลลิเมตร) แล้วยังแทบไม่กินไฟฟ้า และทำงานได้เร็วมากด้วย คอมพิวเตอร์ในอนาคตจึงอาจเล็กมาก เท่าฝ่ามือ ใช้แบตเตอรี่ที่เกือบไม่ต้องชาร์จไฟฟ้าเป็นเดือนๆ แต่ทำงานได้รวดเร็วมาก คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์ มหาวิทยาลัย โดย ศ.ดร.สมศักดิ์ ปัญญาแก้ว และคณะ ได้ติดตั้ง เครื่องมือวิจัยล้ำยุคเพื่อศึกษาโครงสร้างควอนตัมมากกว่า ๑๓ ปีแล้ว เพื่อค้นหาเทคนิคในการประดิษฐ์สร้างควอนตัมดอทที่มีขนาดนาโนเมตร ที่มีรูปแบบการเรียงตัวกันเป็นองค์ ประกอบพื้นฐานของควอนตัม คอมพิวเตอร์ตามหลักการควอนตัมเซลลูล่าออโตมาต้า (Quantum Cellular Automata) และควอนตัมดอทคู่เพื่อใช้งานตามหลักการของ สปินทรอนิกส์ (Spintronics) งานวิจัยดังกล่าวเป็นงานวิจัยพื้นฐาน สำหรับอนาคต ซึ่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยให้การสนับสนุนในยุคเริ่มต้น และต่อจากนั้นได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่องจากสำนักงานกองทุน สนับสนุนการวิจัย (สกว.) องค์การวิจัยด้านอวกาศของกองทัพ อากาศสหรัฐอเมริกา และศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติซึ่งจะเป็น ประโยชน์แก่วงการวิจัยของประเทศไทยต่อไปในอนาคต.
สมัครสมาชิก:
ส่งความคิดเห็น (Atom)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น