06

เครื่องเคลื่อนย้ายสสาร เป็นสิ่งที่พบได้ในนิยายวิทยาศาสตร์หลายๆอย่างและเป็นสิ่งที่มนุษย์ใฝ่ฝัน แม้ในปัจจุบันจะยังไม่ใกล้ความจริง แต่ล่าสุดนักวิจัยจาก ETH ซูริค สามารถเคลื่อนย้ายข้อความจากบริเวณ A ไปยังบริเวณ B ได้เป็นครั้งแรกแล้วโดยใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ คล้ายกับชิปของคอมพิวเตอร์

 

แม้จะยังไม่ถึงขั้นการเคลื่อนย้ายมนุษย์หรือสิ่งมีชีวิตใดๆข้ามมิติได้ แต่นักฟิสิกส์ที่ ETH ซูริค สวิตเซอร์แลนด์์ก็ประสบความสาเร็จใจการขนส่งข้อมูลในสิ่งที่เรียกว่า solid state system นักวิจัยทำได้โดยใช้หลักการคล้ายๆกับชิปของคอมพิวเตอร์ที่มีทั่วไปในท้องตลาด ความแตกต่างของอุปกรณ์ที่นักวิจัยใช้กับชิปคอมพิวเตอร์ก็คือว่า อุปกรณ์ใหม่นี้จะไม่บันทึกข้อมูลเอาไว้และข้อมูลจะถูกประมวลผลโดยไม่ใช้กฎฟิสิกส์ดั้งเดิม แต่จะใช้ควอนตัมฟิสิกส์

 

งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการเผยแพร่ในวารสารวิชาการ Nature แล้ว โดยเผยว่า นักวิจัยสามารถจะขนส่งข้อมูลข้ามระยะทาง 6 มิลลิเมตรได้จากมุมหนึ่งของชิปไปอีกมุมหนึ่งของชิป ซึ่งได้มีการแสดงให้เห็นด้วยว่า เป็นไปได้ โดยไม่ต้องมีการขนส่งวัตถุทางกายภาพที่เป็นตัวนำพาข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับใดๆเลย

 

"ปกติแล้ว ข้อมูลในระบบโทรคมนาคมจะถูกส่งผ่านโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์สื่อสารแบบเคลื่อนที่ก็จะใช้คลื่นไมโครเวฟ ส่วนการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงก็จะใช้พัลส์ของแสงเป็นตัวส่ง" ศาสตราจารย์ อันเดรียส วอลล์ราฟฟ์ แห่งภาควิชาฟิสิกส์ หัวหน้าทีมวิจัยครั้งนี้เผย

 

ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว เครื่องย้ายมวลสารควอนตัมจะส่งผ่านข้อมูลโดยไม่ใช้ตัวกลางที่แบกข้อมูลไป มีเพียงแค่ข้อมูลเท่านั้นที่ต้องการ ซึ่งเรื่องนี้เป็นไปได้เพราะคุณสมบัติทางกลศาสตร์ควอนตัมของระบบ ที่เรียกว่า entanglement โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของผู้รับและผู้ส่ง โดย quantum entanglement นี้คือการเชื่อมต่อที่เหมือนเป็น"เวทย์มนตร์"ระหว่างผู้รับและผู้ส่งที่นำเอากฎของควอนตัมฟิสิกส์มาใช้ เป็นหลักการที่คล้ายกับว่า ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ใดๆที่เกิดขึ้น ณ ที่แห่งหนึ่ง สามารถเกิดขึ้นในอีกที่แห่งหนึ่งที่อยู่ห่างออกไปได้ หากว่าทั้งสองแหล่งนั้น entangle กัน

 

ในการสร้างเครื่องย้ายมวลสารควอนตัมนี้ จะต้องสร้าง entangled state ระหว่างผู้รับกับผู้ส่งขึ้นมาก่อน หลังจากนั้น ผู้รับกับผู้ส่งจะสามารถแยกออกจากกันทางกายภาพได้แต่ยังมี entangled state ที่เหมือนกันอยู่ ในการทดลองปัจจุบันนั้น นักฟิสิกส์สามารถโปรแกรมบิตควอนตัมลงไปยังฝั่งผู้รับได้ และเนื่องจากทั้งผู้รับและผู้ส่งนั้น entangled ข้อมูลนี้จึงสามารถอ่านได้ที่ฝั่งผู้รับด้วย

 

"เครื่องย้ายมวลสารควอนตัมนี้ก็เหมือนกับลำแสงที่เจอในภาพยนตร์เรื่องสตาร์เทร็คนั่นแหละ ข้อมูลไม่ได้เคลื่อนที่ระหว่างจุด A ไปยังจุด B เลย แต่มันเกิดขึ้นที่จุด B หายไปที่จุด A เลยเมื่อเราทำการอ่านที่จุด B" ศาสตราจารย์วอลล์ราฟฟ์เผย

 

ระยะทาง 6 มิลลิเมตรที่นักวิจัยสร้างขึ้นมาได้นั้นอาจจะถูกมองได้ว่าสั้นมากเมื่อเทียบกับการทดลองย้ายมวลสารการทดลองอื่นๆ ตัวอย่างเช่น เมื่อปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรียสามารถขนส่งข้อมูลระยะทางห่างกันเป็นร้อยกิโลเมตรระหว่างเกาะคานารี่แห่งลา พาลม่า กับเตเนรีฟ แต่อย่างไรก็ตาม สิ่งที่แตกต่างกันระหว่างสองการทดลองนี้คือ "หลักการ" เพราะในการทดลองดังกล่าวนั้นใช้แสงที่มองเห็นได้ในระบบแสงเป็นตัวเคลื่อนย้ายสสาร แต่ในการทดลองของ ETH ซูริคนี้นับเป็นระบบแรกที่สามารถทำการเคลื่อนย้ายสสารชนิดข้อมูลโดยใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ตัวนำยิ่งยวด

 

"การทดลองนี้น่าสนใจเพราะว่าวงจรนี้จะเป็นอุปกรณ์สำคัญในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอนาคต" ศาสตราจารย์วอลล์ราฟฟ์เผย

 

ส่วนนักวิจัยอีกรายก็เผยว่า "นี่เป็นระบบเคลื่อนย้ายสสารที่เร็วกว่าที่ผ่านมามาก ระบบนี้สามารถส่งบิตควอนตัมได้เร็วถึง 10,000 บิตต่อวินาที บิตควอนตัมก็เป็นหน่วยพื้นฐานของข้อมูลควอนตัมด้วย"

 

ในขั้นต่อไปนั้น นักวิทยาศาสตร์จะทดลองเพิ่มระยะทางระหว่างผู้รับกับผู้ส่ง ซึ่งจะทำให้สามารถจนส่งข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังจุดอื่นๆในชิปได้ และในระยะยาว นักวิทยาศาสตร์จะดูว่า การขนส่งควอนตัมแบบไหนที่สามารถนำมาใช้ได้กับระบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งก็จะทำให้ได้ระยะทางที่ไกลขึ้นจนสูสีกับระบบใยแก้วนำแสงที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันนี้

 

"การเคลื่อนย้ายสสารเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในอนาคตในวงการประมวลผลข้อมูลควอนตัม" ศาสตราจารย์วอลล์ราฟฟ์ทิ้งท้าย โดยอธิบายว่า ในอนาคตก็เป็นไปได้ที่ว่าเราจะเคลื่อนย้ายข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังอุปกรณ์ควอนตัมหรือโปรเซสเซอร์อื่นๆได้ในปริมาณสูง ซึ่งข้อได้เปรียบอยู่ที่การใช้ความรู้เชิงควอนตัม ไม่ใช่มีพื้นฐานจากฟิสิกส์แบบดั้งเดิมที่เทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูลปัจจุบันใช้กันอยู่ ทั้งนี้ ควอนตัมบิตยังสามารถจุข้อมูลได้มากกว่าและสามารถถูกประมวลผลได้มีประสิทธิภาพกว่าบิตแบบคลาสสิคอีกด้วย

 

อ้างอิง: ETH Zurich (2013, August 14). Teleported by electronic circuit: Physicists 'beam' information. ScienceDaily. Retrieved August 18, 2013, from http://www.sciencedaily.com/releases/2013/08/130814132450.htm

งานวิจัย: L. Steffen, Y. Salathe, M. Oppliger, P. Kurpiers, M. Baur, C. Lang, C. Eichler, G. Puebla-Hellmann, A. Fedorov, A. Wallraff. Deterministic quantum teleportation with feed-forward in a solid state system. Nature, 2013; 500 (7462): 319 DOI: 10.1038/nature12422