ไทย-สิงคโปร์ จับมือดันงานวิจัยและพัฒนามาตรวิทยาเชิงควอนตัมและการวัดที่แม่นยำสูง สู่การปฏิวัติเทคโนโลยีควอนตัมครั้งใหม่

จากการที่ประเทศไทย โดยกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีแนวคิดริเริ่ม ที่จะผลักดันการวิจัยขั้นแนวหน้า (Frontier Research Program) และได้กำหนดให้สาขาเทคโนโลยีควอนตัมเป็นหนึ่งในสาขาแรกที่จะได้รับการผลักดันนั้น ในวันที่ 20 มกราคม 2562 ที่ผ่านมา สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ (มว.) ได้จับมือศูนย์เทคโนโลยีควอนตัม ของมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (NUS) ในการลงนามข้อตกลงความร่วมมือด้านงานวิจัยและพัฒนามาตรวิทยาเชิงควอนตัม โดยมีนางอัจฉรา เจริญสุข ผู้อำนวยการสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติและศาสตราจารย์ไพรัช ธัชยพงษ์  กรรมการและเลขาธิการมูลนิธิเทคโนโลยีสารสนเทศตามพระราชดำริสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ  สยามบรมราชกุมารี  เป็นผู้ลงนามฝ่ายไทย  ศาสตราจารย์ไล ชอย เฮง (Lai Choy Heng) รองอธิการบดีมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์    และนางสาวชาง ชุย เทง (Chan Chui Theng) รองผู้อำนวยการ ศูนย์เทคโนโลยีควอนตัม มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ ผู้ลงนามฝ่ายสิงคโปร์  โดยข้อตกลงความร่วมมือดังกล่าวจะเป็นเครื่องมือสำคัญในการสนับสนุนการดำเนินงานของทั้งสององค์กรในการวิจัยและพัฒนามาตรวิทยาเชิงควอนตัมและการวัดที่แม่นยำสูง ซึ่งทั้งสององค์กรกำลังอยู่ระหว่างการวิจัยและสร้างนาฬิกาอะตอมเชิงแสง และมีแผนที่จะเปรียบเทียบเวลาจากนาฬิกาอะตอมทั้งสองโดยการส่งสัญญาณผ่านระบบดาวเทียมนำทางสากล หรือ GNSS (Global Navigation Satellite System) ในอนาคต และที่ยิ่งไปกว่านั้น ความร่วมมือทางวิชาการภายใต้ข้อตกลงที่ลงนามกันในครั้งนี้ยังครอบคลุมการวิจัยด้านอื่นของเทคโนโลยีควอนตัมด้วย

ศูนย์เทคโนโลยีควอนตัม มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ถูกก่อตั้งขึ้น ในปี พ.ศ. 2550 โดยกระทรวงการศึกษาและองค์การวิจัยแห่งชาติ สิงคโปร์ เพื่อเป็นศูนย์กลางในการศึกษาวิจัยด้านฟิสิกส์ของแสง (light) สสาร (matter) และสารสนเทศ (information) การศึกษาวิจัยเพื่อสร้างเทคโนโลยีการสื่อสารที่ปลอดภัย การคำนวณเชิงควอนตัม และการวัดความแม่นยำสูง รวมทั้งพัฒนาบุคลากรในสาขาเทคโนโลยีควอนตัมที่มีความเชี่ยวชาญ สามารถทำงานได้ทั้งในภาควิชาการและภาคอุตสาหกรรมบุคลากรทางวิชาการจากมหาวิทยาลัยอื่นของสาธารณรัฐสิงคโปร์ เช่น มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยาง (Nanyang Technological University) และมหาวิทยาลัยสิงคโปร์ด้านเทคโนโลยีและการออกแบบ (Singapore University of Technology and Design) ก็ร่วมทำงานอยู่ในศูนย์เทคโนโลยีควอนตัมนี้ด้วยโดยในปี พ.ศ. 2560 ศูนย์นี้ได้รับงบประมาณสนับสนุนจำนวน22.4 ล้านเหรียญสิงคโปร์ หรือราว 530ล้านบาท โดยมีการวิจัยใน 3ด้าน ได้แก่ ด้านทฤษฎีด้านการทดลอง และด้านวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์  นอกจากนี้ เมื่อบุคลากรของศูนย์สามารถประดิษฐ์คิดค้นเทคโนโลยี หรือนวัตกรรมได้ ก็จะได้รับการสนับสนุนให้จัดตั้งบริษัทเพื่อนำเทคโนโลยี หรือนวัตกรรมนั้นเข้าสู่ตลาดอีกด้วย ปัจจุบันศูนย์มีบุคลากรกว่า 180คนและมีนักศึกษาไทยศึกษาระดับดุษฎีบัณฑิตจำนวน 3 คน

ฟิสิกส์ควอนตัมหรือกลศาสตร์ควอนตัมคือเครื่องมือที่ใช้ศึกษาระบบทางกายภาพขนาดเล็ก เช่น ระบบของอะตอม อะตอม หรืออนุภาคพื้นฐานที่เล็กกว่าอะตอม ซึ่งค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ มักซ์ พลังค์(Max Planck)เมื่อปี ค.ศ.1900จากความพยายามที่จะอธิบายปรากฏการณ์การแผ่รังสีของวัตถุดำ เนื่องจากผลการวัดจากการทดลองเมื่อถูกนำมาเปรียบเทียบกับผลการคำนวณทางทฤษฎีที่ดีที่สุดในขณะนั้น พบว่ามีค่าต่างกันอย่างมีนัยสำคัญมักซ์ พลังค์ได้ทดลองเปลี่ยนลักษณะของพลังงานของแสงในสมการจากเดิมที่มีค่าต่อเนื่อง เป็นไม่ต่อเนื่อง และพบว่าได้ผลการคำนวณที่สอดคล้องกับผลการทดลอง นำไปสู่ข้อสรุปว่าพลังงานของแสงมีค่าไม่ต่อเนื่อง และพลังงานมีสมบัติเป็นก้อนได้  การค้นพบของมักซ์ พลังค์นี้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางวิทยาศาสตร์อย่างใหญ่หลวงเพราะเป็นการสร้างทฤษฎีใหม่ที่นำไปสู่จุดกำเนิดของฟิสิกส์ควอนตัม ที่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องต่อมาโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง เช่น นีลส์ บอห์ร อัลเบิร์ต ไอน์ชไตน์ เออร์วิน ชเรอดินเจอร์  ฟิสิกส์ควอนตัมทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาและเข้าใจพฤติกรรมของระบบทางกายภาพขนาดเล็กที่เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติ และนำมาประยุกต์จนสามารถสร้างเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่เป็นประโยชน์ เช่น แสงเลเซอร์ ทรานซิสเตอร์ที่เป็นหัวใจของคอมพิวเตอร์ หน้าจอสัมผัสของโทรศัพท์อัจฉริยะ และเครื่องมือทางการแพทย์ อาทิ เครื่องฉายเอ็กซ์เรย์และเครื่องเอ็ม-อาร์-ไอ (MRI) เป็นต้น เครื่องมือเหล่านี้จัดเป็นเทคโนโลยีควอนตัมรุ่นที่หนึ่ง (1) ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ใช้ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมาพัฒนาความสามารถในการควบคุมอะตอมและอนุภาคพื้นฐานได้อย่างแม่นยำ ซึ่งกำลังจะนำไปสู่การปฏิวัติเทคโนโลยีเกิดเป็นเทคโนโลยีควอนตัมรุ่นที่สอง (2) ประเทศต่างๆ กำลังเร่งลงทุนด้านการวิจัยวิทยาศาสตร์ในสาขานี้ เพื่อสร้างความสามารถทางวิชาการ เทคโนโลยีและบุคลากรให้พร้อมและเพียงพอที่จะรองรับการปฏิวัติเทคโนโลยีควอนตัมครั้งใหม่ คาดหมายว่าการปฏิวัติเทคโนโลยีควอนตัมที่จะกำลังเกิดขึ้นจะนำไปสู่การสร้างและใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัม การสื่อสารเชิงควอนตัมการเข้ารหัสเชิงควอนตัม มาตรวิทยาเชิงควอนตัม เช่น นาฬิกาอะตอมที่ใช้ในการกำหนดเวลามาตรฐานการจำลองและการสร้างภาพเชิงควอนตัม รวมทั้งอินเทอร์เน็ตเชิงควอนตัม ที่จะทำให้ความสามารถในการคำนวณเพิ่มสูงขึ้นมหาศาล และการสื่อสาร-รับส่งข้อมูลมีความปลอดภัยอย่างแท้จริง