เมื่อปลายเดือนมิถุนายนที่ผ่านมา ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัย Innsbruck และ Austrian Academy of Science ประเทศออสเตรียประสบความสำเร็จในการจำลองการเกิดอนุภาคและคู่ปฏิยานุภาค (antiparticle) ของมันโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม

ทีมนักวิจัยสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยใช้แคลเซียมไอออนเรียงแถวหน้ากระดาน 4 ตัวแทนคิวบิต ซึ่งทั้งหมดถูกดักจับ (trapped) ไว้ในสูญญากาศด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คอมพิวเตอร์จะประมวลผลด้วยการยิงแสงเลเซอร์ไปที่ไอออนดังกล่าว เพื่อให้เกิดปรากฏการณ์ quantum fluctuation (เป็นปรากฏการณ์ที่ยอมให้พลังงานจำนวนเล็กน้อยโผล่ออกมาจากความว่างเปล่าเป็นเวลาสั้นๆ ก่อนจะหายไป พลังงานดังกล่าวอาจแปลงไปเป็นอนุภาคและคู่ปฏิยานุภาคที่มีอายุสั้นได้ — อ้างอิงจากฟิสิกส์ราชมงคล) หลังจากนั้น นักวิทยาศาสตร์จะอ่านค่าตัวเลขจากปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเพื่อดูว่ามีอนุภาคและคู่ปฏิยานุภาคเกิดขึ้นหรือไม่ ผลการจำลองที่ออกมาเป็นไปในทิศทางเดียวกันกับที่ทฤษฎีทำนายไว้

ทางทีมวิจัยเปิดเผยว่า ในอนาคตจะทดลองนำเทคนิคดังกล่าวไปจำลองโมเดลของแรงนิวเคลียร์แบบเข้มของอนุภาค (strong nuclear force) โดยจะต้องสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีจำนวนคิวบิตมากกว่านี้ และอาจจะต้องพัฒนาอัลกอริทึมควอนตัมเพื่อจำลองโมเดลนี้เพิ่มเติม Christine Muschik นักฟิสิกส์ทฤษฎีแห่งมหาวิทยาลัย Innsbruck หนึ่งในทีมวิจัยเสริมว่า เครื่องคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สร้างขึ้นยังคงมีข้อจำกัดในการเพิ่มจำนวนคิวบิตในการใช้งานเข้าไป ทางทีมจึงมีแผนที่จะพัฒนาเทคนิคการจัดเรียงไอออนเป็น 2 มิติเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว

สำหรับผู้ที่สนใจเพิ่มเติม งานวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature แล้วครับ

งานจำลองปรากฏการณ์ด้านฟิสิกส์ควอนตัม (quantum simulation) ถือเป็นงานที่ท้าทายนักวิทยาศาสตร์และมีความสำคัญ เนื่องจากจะช่วยทำให้พวกเขาสามารถศึกษาปรากฏการณ์ฟิสิกส์ควอนตัมเพิ่มเติมได้ ทว่า คอมพิวเตอร์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันมีประสิทธิภาพไม่มากพอที่จะทำงานเหล่านี้ได้ นักวิทยาศาสตร์จึงฝากความหวังทั้งหมดไปที่คอมพิวเตอร์ควอนตัม (ผมพบว่าบทความที่เขียนถึงงานวิจัยในข่าวนี้โดย Erez Zohar ให้คำจำกัดความเกี่ยวกับ quantum simulation ได้ดีครับ)

ภาพจำลองการเกิดอนุภาคและปฏิยานุภาคจากปรากฏการณ์ quantum fluctuation (ที่มาภาพ - Harald Ritsch บน IQOQI)

ที่มา - Nature, MIT Technology Review, Phys.org

ป.ล. ผมไม่มีความรู้ด้านฟิสิกส์พลังงานสูงหรือฟิสิกส์อนุภาค หากใครมีข้อมูลเพิ่มเติมสามารถคอมเมนต์ได้ครับ