การเสริมความคมชัดภาพแบบควอนตัม

การเสริมความคมชัดภาพแบบควอนตัม   การสร้างรูปภาพเชิงควอนตัม (quantum imaging) อาศัยประโยชน์ของสหสัมพันธ์ทางควอนตัม (quantum correlations) เพื่อสร้างเทคนิคใหม่ในการสร้างรูปภาพเช่น interaction-free imaging (เป็นระเบียบวิธีการสร้างรูปภาพที่ไม่มีผลจาการดูดกลืน phonon) non-line-of-sight: NLOS ซึ่งเป็นระเบียบวิธีในการสร้างรูปภาพที่สามารถนำมาสร้างเส้นที่ถูกบดบังจากวัตถุ รูปภาพแบบหลายมิติ และนอกจากนี้ โดยอาศัย quantum imaging ทำให้สามารถเพิ่มคุณภาพของรูปภาพให้มีความละเอียดสูงกว่ารูปภาพที่ถูกสร้างจากเทคโนโลยีที่ใช้อยู่ในปัจจุบันซึ่งทียังมีข้อจำกัดในเรื่องของ ความยาวคลื่น ระดับเวลา(time scale) ระดับความยาว (length scale) ตัวอย่างของเทคโนโลยีที่ใช้ quantum imaging ประกอบไปด้วย sub-shot-noise image การสร้างลวดลายทางควอนตัม หรือควอนตัมลิโทกราฟี (quantum lithography) และ จุลทรรศน์เชิงควอนตัม (quantum microscopy) รูปภาพเชิงควอนตัมที่ถูกสร้างขึ้นมานี้มีการประยุกติ์ใช้ที่หลายหลาย ไม่เพียงการประยุกต์ใช้งานด้านทางการแพทย์ การทหาร และการเก็บข้อมูลสำหรับรหัสป้องกันความปลอดภัย แต่ยังเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญทางเทคโนโลยีที่กำลังเข้ามามีบทบาทต่ออุตสาหกรรม   การประยุกต์ทางการแพทย์  ...

read more

การคำนวณควอนตัมแบบโฟโตนิกส์

การคำนวณควอนตัมแบบโฟโตนิกส์   แม้ว่าสถาปัตยกรรมแบบประสมทุกเพลตฟอร์มเชิงกายภาพจะมีความเป็นไปได้สูงในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเครื่องแรกที่สามารถจัดการปัญหาในชีวิตจริงที่ยากเกินกว่าจะแก้ไขได้ด้วยซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ เมื่อต้นปี พ.ศ. 2521 บนพื้นฐานของเทคโนโลยีแสงบีบอัด ผลึกแยกแสง และหัวนับโฟตอน วงจรประมวลผลโฟโตนิกส์ที่โปรแกรมและปรับขนาดได้ ได้รับพัฒนาจนสามารถกระทำตามคำสั่งในอัลกอริทึมควอนตัมอย่างง่าย ที่สำคัญคือบนเพลตฟอร์มโฟโตนิกส์นี้ ไม่มีความท้าทายเชิงเทคโนโลยีที่ยากลำบากขวางเส้นทางการไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาดเหลืออยู่เลย   เทคโนโลยีควอนตัม: เมื่อความไม่แน่นอนของแอมพลิจูดและเฟสมีค่าต่างกัน แสงจะอยู่ในสถานะบีบอัด โดยอาศัยปรากฏการณ์แทรกสอดควอนตัม วงแหวนกำทอนขนาดเล็กจะสร้างแสงบีบอัดและส่งเข้าไปในวงจรเพื่อผสมกันที่ผลึกแยกแสงจนเกิดการกวนสัญญาณ ประเภทและความรุนแรงของการรบกวนสามารถปรับได้ผ่านการแปลงเฟสซึ่งแปรตามความยาวของเส้นทางเดินแสง  พารามิเตอร์แบบไดนามิกได้รับการเข้ารหัสในสถานะบีบอัดขาเข้า ตัวแปรทั้งหมดจะถูกประมวลผ่านอัลกอริทึมควอนตัมหรือก็คือลำดับของประตูตรรกควอนตัม ส่วนสถานะจำนวนโฟตอนในแต่ละสถานะรบกวนจะถูกวัดที่ขาออก ผู้ใช้งานสามารถควบคุมผลึกแยกแสงและการเลื่อนเฟสเพื่อออกแบบอัลกอริทึมที่แตกต่างออกไปจะระยะไกลผ่านระบบคลาวด์   ผลกระทบทางตรงต่อสังคม: การตรวจจับความผิดปกติเชิงสถิติ การจดจำภาพและลวดลาย การฝึกระบบเครือข่ายเส้นประสาท  การให้เหตุผลเชิงซอฟต์แวร์ การวินิจฉัยความผิดปกติของวงจร การตรวจจับความไม่เสถียรของตลาด กลยุทธการซื้อขาย การวิเคราะห์วิถีการค้า ค่าเหมาะสมของการตั้งราคาและการป้องกันความเสี่ยง ค่าเหมาะสมของหลักทรัพย์การลงทุน, การสร้างต้นแบบวัสดุ การจัดการการจราจร โฆษณาในเวปไซต์ การวิเคราะห์โหลดในเครือข่ายโทรคมนาคม การสร้างสารบัญรายการสินค้าออนไลน์ การตรวจจับไวรัสและการบุกรุกเข้าเน็ตเวิร์ค การจัดกำหนดการใช้ทรัพยากร การวิเคราะห์สมบัติของกราฟ การแยกจำนวนเต็มออกเป็นจำนวนจำเพาะ การตรวจจับการฉ้อโกง ค่าเหมาะสมของวิธีการใช้ยามุ่งเป้าเพื่อรักษาโรคมะเร็ง แบบจำลองโปรตีน   การใช้ประโยชน์อื่น...

read more

เครื่องจำลองควอนตัมแบบอะตอมริดเบิร์ก

เครื่องจำลองควอนตัมแบบอะตอมริดเบิร์ก   ควอนตัมคอมพิวเตอร์และการจำลองควอนตัมที่สามารถจำแนกได้ตามความจำเป็นในการมีการปรับแก้ข้อผิดพลาดนี้แยกได้เป็น 2 ประเภท คือ แบบอนาล็อก (ตัวดำเนินการที่ออกแบบจากปัญหา) และ แบบดิจิทัล (ตัวดำเนินการบนพื้นฐานของเกตอเนกประสงค์) ในบางสถานการณ์ที่ชุดของเกตอเนกประสงค์นั้นไม่สมบูรณ์ และ ไม่มีการการันตีด้วยการปรับและลดความคลาดเคลื่อน การแก้ปัญหาจึงจำเป็นต้องมีการออกแบบพิเศษสำหรับแต่ละระบบควอนตัมหลายอนุภาคที่สนใจ นี่จึงเป็นเหตุให้ควอนตัมคอมพิวเตอร์แบบดิจิทัลได้ถูกนำมาพิจารณาเป็นเครื่องจำลองควอนตัมแบบดิจิทัลซึ่งเป็นระบบการทดลองจำลองระบบที่ไม่ซับซ้อน ทั้งนี้ควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่ดีจำเป็นต้อง 1) มีความเกี่ยวข้องกับการใช้งาน และ/หรือ ความเข้าใจ 2) สามารถควบคุมการเตรียม, เริ่มต้น, จัดการ, เปลี่ยนแปลง และตรวจวัดสถานะ 3) สามารถระบุได้เชิงสถิติภายใต้ความคลาดเคลื่อนที่กำหนด 4) มีประสิทธิภาพกว่าวิธีการแบบฉบับ   กรณีที่ไม่สามารถสร้างระบบหนึ่งๆขึ้นมาจากเทคโนโลยีที่มีในปัจจุบันได้ การจำลองทางควอนตัมที่เกิดจากการประยุกต์ใช้ระบบควอนตัมที่ถูกควบคุมอย่างดี 1 ระบบสามารถนำมาใช้เพื่อจำลองระบบควอนตัมหลายอนุภาคนั้นๆได้ ไม่ว่าจะเป็นระบบทางด้านฟิสิกส์สสารควบแน่น, ฟิสิกส์พลังงานสูง, ฟิสิกส์อะตอม, ควอนตัมเคมี หรือ จักรวาลวิทยา ที่วิธีการแบบฉบับไม่สามารถสร้างแบบจำลองขึ้นมาได้   เทคโนโลยีควอนตัม: อะตอมที่เป็นกลางถูกพิจารณาให้เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่มีศักยภาพในการนำมาใช้เป็นตัวจำลองควอนตัมทั้งแบบดิจิทัลและอนาล็อกเนื่องจากมีคุณสมบัติดังนี้ 1) มีเวลาในการคงไว้ซึ่งคุณสมบัติทางควอนตัมที่นาน 2)ความสามารถในการปรับอันตรกิริยาระหว่างสถานะริดเบิร์ก 3)...

read more

คอมพิวเตอร์ควอนตัม

คอมพิวเตอร์ควอนตัม ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ความหลากหลายของชิปประมวลผลในตลาดช่วยให้สามารถแน่ใจได้ว่าจะสามารถนำมาประยุกติ์ใช้งานต่างๆที่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในทำนองเดียวกันเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้จ่ายสำหรับการพัฒนาเพิ่มศักยภาพในการคำนวณที่มากเกินไป ควอนตัมคอมพิวเตอร์ (quantum computers) ในปัจจุบันได้ถูกออกแบบและสร้างขึ้นทั่วโลก โดยอาศัยสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ชนิดต่างๆ เพื่อนำไปสู่การใช้งานในธุรกิจที่แตกต่างกัน หากปราศจากการจัดการที่เรียกว่า ควอนตัมคอมพิวเตอร์ ปัญหาต่างๆที่ยากต่อการแก้ไขที่พบใด้ในชีวิตจริงโดยส่วนใหญ่จะยังคงไม่สามารถหาคำตอบได้ และธุรกิจไม่จำเป็นต้องลงทุนในความปลอดภัยทางไซเบอร์เชิงควอนตัม (quantum cybersecurity) ประชาคมเครือข่ายวิจัยทั่วโลกได้คาดการณ์ภาพไว้ว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า การคำนวณควอนตัมและปัญญาประดิษฐ์ (AI) จะถูกรวมเข้าด้วยกัน และส่วนประกอบหลักที่สำคัญต่อผลิตผลทางอุตสาหกรรมและความสามารถในการแข่งขัน หากเปรียบประเทศไทยเป็นองค์กรบริษัท สิ่งที่ประเทศไทยควรเตรียมพร้อม ในช่วงเวลาที่เหมาะสมสำหรับการเกิดขึ้นของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์คือ ศึกษาคลื่นอุตสาหกรรมลูกที่หนึ่ง ได้แก่ เคมีภัณฑ์และเวชภัณฑ์ พลังงานทั่วโลกและวัสดุ เครือข่ายการขนส่ง ยานยนต์อัตโนมัติ และความปลอดภัยทางไซเบอร์ เพื่อให้เห็นถึงคุณค่าของอุตสาหกรรมขั้นสูงประเทอื่นที่จะเกิดขี้นในอนาคต พัฒนาบุคคลกรและสร้างทีมงาน ด้านควอนตัมฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ภายในประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของปัญหาที่แก้ยากในระบบดั่งเดิม ในช่วงเริ่มต้นนั้นสิ่งที่ประเทศไทยควรทำเป็นอันดับแรกคือต้องทำการคัดเลือกบุคคลกรผู้มีความเป็นเลิศทั้ง ด้านเทคนิคและนักวิจัยเต็มเวลา สร้างเครือข่ายความร่วมมือกับผู้นำด้านควอนตัมคอมพิวเตอร์ เพื่อนำไปสู่การมีส่วนร่วมในการกำหนดแนวทางในกพัฒนาในระดับนานานชาติ อันจะเกิดผลประโยชน์ต่อประเทศไทย จัดทำแผนสำหรับใช้ในการเปลี่ยนจาก การเข้าถึงรหัสข้อมูล (Encryption)แบบดั่งเดิมมาใช้ เป็นระบบควอนตัมในการป้องกัน (quantum-protected) ข้อมูล ที่กล่าวมาทั้งหมดนี้เป็นการเน้นให้ทราบว่าการพัฒนาฮาร์ดแวร์สำหรับการคำนวณควอนตัมเป็นสิ่งที่มีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อการพัฒนาประเทศอย่างยั่งยืน ผ่านยุคสมัยที่เป็นยุคของการผลิกผันเชิงเทคโนโลยี แผนงานที่รอบคอบสำหรับใช้ในเชิงปฏิบัติมีความจำเป็นเป็นอย่างยิ่ง เพื่อใช้สำหรับป้องกันผลสืบเนื่องจากความเสียหายซึ่งจะส่งผลให่เกิดความเสียหายทั้งในแง่ของเศรษฐกิจและสังคม อย่างไรก็ตามก่อนที่จะเริ่มต้นขบวนการในขั้นต่อไป...

read more

เครื่องแอนนิลควอนตัม

เครื่องแอนนิลควอนตัม   กระบวนการที่เป็นหัวใจของปัญหา นับตั้งแต่ การออกแบบโมเดลคณิตศาสตร์เพื่อการค้า การเงิน และระบบเศรษฐศาสตร์ เส้นทางและลำดับการขนส่งสินค้า การจัดตารางการบินและเส้นทางแบบเวลาจริง ลำดับกระบวนการการผลิต การบริหารการศึกษาช่วง COVID-19 การวางแผนด้านพลังงาน จนกระทั่งถึงความมั่นคงของประเทศ ฯลฯ คือ “การหาชุดของพารามิเตอร์ที่ก่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด” หรือ “การหาค่าเหมาะสมที่สุด” ซึ่งสามารถจัดการได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนต่อสัญญาณรบกวน ดังนั้น เพื่อเป็นการลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและสร้างเครื่องคำนวณ (overhead) ลดลงมาอยู่ในระดับที่เทคโนโลยีปัจจุบันสามารถมอบให้ได้ เครื่องคำนวณที่ออกแบบมาสำหรับกระบวนการคำนวณแอ็นนีลควอนตัมอันจำเพาะเจาะจงกับปัญหาการหาค่าเหมาะสมที่สุดจึงเป็นสิ่งที่ควรให้ความใส่ใจเป็นเรื่องต้น ๆ   เทคโนโลยีควอนตัม: ควอนตัมแอนนีลลิ่งเป็นการใช้กลศาสตร์ควอนตัมในการหาค่าพลังงานต่ำสุดที่แท้จริงสำหรับหาคำตอบที่เหมาะสมที่สุดของปัญหาหนึ่งๆและหาค่าพลังงานต่ำสุดที่เหมาะสมสำหรับปัญหาการสุ่มตัวอย่างโดยใช้ความน่าจะเป็นผ่านกระบวนการแบบเอเดียแบติก บนพื้นฐานของคิวบิตแบบตัวนำยิ่งยวดและเทคโนโลยีการผลิตวัสดุกึ่งตัวนำ ระบบควอนตัมแอนนีลลิ่งที่พัฒนาสำเร็จจะสามารถทำให้เกิดบริการคอมพิวเตอร์แบบคลาวด์ (Cloud computing) ประกอบด้วย 1) การออกแบบอุปกรณ์ประมวลผล 2) การประดิษฐ์วงจรเบ็ดเสร็จและการเชื่อมลวดทองคำ 3) การออกแบบระบบทำความเย็นและอุปกรณ์ความถี่วิทยุ (RF component) 4) การตรวจเช็คระบบ/ การตรวจหาข้อผิดพลาดในระบบ 5) บริการทางด้านฮาร์ดแวร์, เกตแวร์, และ เฟิร์มแวร...

read more

นาฬิกาควอนตัม

นาฬิกาควอนตัม   เนื่องจากเครื่องมืออุปกรณ์ทางการทหารในประเทศไทยทั้งหมดนั้นถูกสร้างให้ขึ้นกับระบบนำทางหนึ่งเดียวคือ GPS อีกทั้งการบริการที่สำคัญทั้งหมดไม่ว่าจะเป็นการช่วยเหลือเมื่อเกิดเหตุฉุกเฉิน, การใช้ไฟฟ้า, การนำทางยานยนต์, การควบคุมการจราจร และ อื่นๆ สิ่งเหล่านี้ล้วนแต่นำไปสู่ปัญหาซึ่งสุดท้ายจะก่อให้เกิดการล้มเหลวของระบบ GPS ด้วยเหตุนี้การประดิษฐ์นาฬิกาควอนตัม (Quantum clock) ขึ้นมาใช้เอง จะนำมาซึ่งมาตรวัดเวลาที่แม่นยำได้โดยที่ไม่ขึ้นกับระบบภายนอก และ สิ่งนี้จะถูกนำมาใช้ทางการทหารพร้อมกับการสื่อสารและการระบุตำแหน่งที่อิสระ เช่นเดียวกับการสร้างความทัดเทียมกับธุรกิจกิจการเจ้าของคนเดียวในระดับนานาชาติ   ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์   มาตราฐานความถี่รูบิเดียม   การเปลี่ยนสถานะพื้นในระดับไฮเปอร์ไฟน์ (hyperfine ground-state) ที่ความถี่ 6.834682610904324 จิกะเฮิรตซ์ (GHz) ในรูบิเดียมอะตอมได้ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างมาตรความถี่ในระดับ 10 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) ทั้งนี้ ชิ้นส่วนอุปกรณ์นี้ที่ถูกทำให้มีขนาดเล็กมากโดยมีน้ำหนักน้อยกว่าไฟแช็คนี้มีราคารวมค่าขนส่งไม่ถึงชิ้นละ 1,500 บาท!   เทคโนโลยีทางควอนตัม: ลำโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากหลอดรูบีเดียมดิสชาร์จจะถูกกรองออกโดยใช้ตัวกรองที่อนุญาตให้แค่แสงสำหรับกระตุ้นธาตุรูบิเดียม 85 ผ่าน จากนั้นจะถูกนำไปเปลี่ยนระดับพลังงานของแก๊สรูบิเดียมในเซลล์แก้วไปที่สถานะพื้นที่สูงขึ้นในระดับไฮเปอร์ไฟน์ โดยสัญญานที่ถูกวัดด้วยเครื่องตรวจวัดแสงด้านหลังเซลล์แก้วจะมีค่าต่ำ แต่ด้วยการปรับความถี่ในย่านไมโครเวฟไปที่ความถี่สั้นพ้องของการเปลี่ยนสถานะของสถานะพื้นในระดับไฮเฟอร์ไฟน์ที่ความถี่ 6.834682610904324 จิกะเฮิรตซ์...

read more