วันอังคาร ที่ 28 ตุลาคม พ.ศ. 2568 เวลา 14:30 น. ณ ห้องประชุม INNONEXZ ชั้นใต้ดิน FSci Learning Space อาคาร N7 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ได้จัดเสวนาพิเศษว่าด้วยรางวัลโนเบลฟิสิกส์ ประจำปี พ.ศ. 2568 ในหัวข้อ “ปรากฎการณ์ทะลุอุโมงค์ทางควอนตัม (Quantum tunneling) ในระดับมหภาค”  โดย ดร.ธนภัทร์ ดีสุวรรณ ผู้เชี่ยวชาญประจำกลุ่มวิจัย Theoretical and Computational Physics ให้เกียรติมาเป็นวิทยากร และ ผศ.ดร.นนท์ ทองโปร่ง อาจารย์ประจำหลักสูตรวิทยาศาสตร์นาโนและนาโนเทคโนโลยี รับหน้าที่ผู้ดำเนินรายการ

งานเสวนาครั้งนี้มีการบันทึกวีดิทัศน์เพื่อเผยแพร่ผ่าน Youtube ช่อง Spill the Sci รายการที่หยิบยกประเด็นน่าสนใจในสังคมและแวดวงวิทยาศาสตร์มาอภิปรายถ่ายทอดให้ผู้ชมทั่วไปเข้าใจง่าย

สืบเนื่องจากงานเสวนาข้างต้น สามารถสรุปประเด็นได้ดังนี้

รางวัลโนเบลสำคัญอย่างไร

รางวัลโนเบลถือเป็นหนึ่งรางวัลอันทรงคุณค่าสำหรับผู้คนในแวดวงวิทยาศาสตร์ ก่อตั้งโดย อัลเฟรด โนเบล นักเคมีชาวสวีเดน ผู้ประดิษฐ์ระเบิดไดนาไมต์ รางวัลนี้เริ่มต้นมอบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2444 ปัจจุบันมีทั้งหมด 6 สาขา ได้แก่ สาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ สาขาฟิสิกส์ สาขาเคมี สาขาวรรณกรรม สาขาสันติภาพ และสาขาเศรษฐศาสตร์

บุคคลหรือผลงานที่ได้รับรางวัลโนเบลล้วนต้องผ่านการพิสูจน์จนเห็นเป็นที่ประจักษ์ว่าสร้างคุณประโยชน์ต่อมนุษยชาติ สำหรับสาขาทางวิทยาศาสตร์ เมื่อผลงานใดได้รับการประกาศเกียรติคุณ ผลงานนั้นย่อมกลายเป็นหมุดหมายสำคัญของวงการที่ดึงดูดทุนวิจัย บุคลากรรุ่นใหม่ และความสนใจจากนโยบายระดับชาติ อีกทั้งยังทำให้ผลงานดังกล่าวกลายเป็นฐานความรู้ที่นักวิจัยรุ่นต่อไปใช้อ้างอิง

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2025

จอห์น คลาร์ก (John Clarke) มิเชล เดอโวเรต์ (Michel Devoret) และจอห์น มาร์ตินิส (John Martinis) คือสามนักวิทยาศาสตร์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้ จากการทดลองเมื่อราวสี่สิบปีก่อนที่ทำให้โลกได้ประจักษ์เป็นครั้งแรกถึงปรากฏการณ์ทางควอนตัมในระดับมหภาค (Macroscopic Quantum) ด้วยการใช้ “โจเซฟสันจังชั่น” ซึ่งเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีฉนวนบางกั้นขวางอยู่ระหว่างจุดเชื่อมต่อของตัวนำยิ่งยวดสองฝั่ง

โดยหลักการทั่วไป ฉนวนควรทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำยิ่งยวดฝั่งหนึ่งไปสู่อีกฝั่ง แต่การทดลองนี้ แสดงให้เห็นว่ามีปรากฏการณ์อุโมงค์ควอนตัม (Quantum Tunneling) หรือปรากฏการณ์ที่อนุภาคสามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวางที่ปกติไม่มีทางทะลุผ่านได้เกิดขึ้นในระบบขนาดใหญ่ระดับวงจรอิเล็กทรอนิกส์

ปรากฏการณ์ในโจเซฟสันจังชั่นเกิดขึ้นได้อย่างไร

ดร.ธนภัทร์ กล่าวว่า อิเล็กตรอนในตัวนำยิ่งยวดเมื่ออยู่ลำพังเพียงอนุภาคเดียวอาจไม่แสดงคุณสมบัติทางควอนตัมที่น่าสนใจมากนัก แต่ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในโจเซฟสันจังชั่นคือ มีอิเล็กตรอนสองอนุภาคมาเข้าคู่กันกลายเป็นอนุภาคเสมือนที่เรียกว่า คูเปอร์แพร์ (Cooper Pair) ) และปรับเปลี่ยนพฤติกรรมจากเดิมที่เป็น อนุภาคเฟอร์มิออน (Fermion) ซึ่งไม่ชอบอยู่ร่วมกับอนุภาคอื่น มาแสดงพฤติกรรมแบบ อนุภาคโบซอน (Boson) ซึ่งสามารถอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันกับอนุภาคอื่นได้

การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวส่งผลให้อิเล็กตรอนทั้งหมดในตัวนำยิ่งยวดมารวมกันและมีสถานะเสมือนเป็นอนุภาคเดียว ซึ่งความพิเศษคืออนุภาคเสมือนขนาดใหญ่นี้ยังคงมีคุณสมบัติทางควอนตัมอยู่ ทำให้สามารถทะลุทะลวงผ่านฉนวนฝั่งหนึ่งไปยังอีกฝั่งจนเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นมาได้

ปรากฏการณ์นี้หักล้างความเชื่อเดิมที่มองว่าคุณสมบัติทางควอนตัมจะแสดงออกเฉพาะในระบบขนาดเล็กที่มีเพียงหนึ่งหรือสองอนุภาคเท่านั้น

ดร.ธนภัทร์ชี้ว่า หากเราควบคุมระบบและเงื่อนไขได้อย่างมีประสิทธิภาพ เราอาจจะมีโอกาสเห็นปรากฏการณ์ควอนตัมในระดับที่ใหญ่ขึ้นกว่านี้อีกก็เป็นได้

การทดลองนี้ก่อให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษยชาติอย่างไร

 โจเซฟสันจังชั่นถือเป็นกุญแจสำคัญของเทคโนโลยีควอนตัมยุคใหม่ เพราะอุปกรณ์ชิ้นนี้ทำให้เราสามารถสร้างคิวบิตหรือหน่วยข้อมูลพื้นฐานที่มีความเสถียรและควบคุมได้แม่นยำ นำไปสู่การพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่สามารถใช้จำลองปฏิกิริยาเคมีและโครงสร้างโมเลกุลได้อย่างละเอียด ช่วยเร่งกระบวนการค้นพบยาและวัคซีนใหม่ อีกทั้งยังสามารถใช้คำนวณคุณสมบัติของวัตถุระดับอะตอมเพื่อออกแบบวัสดุยุคอนาคต เช่น ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิห้องหรือแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูง ส่วนในภาคอุตสาหกรรมสามารถใช้วางแผนเส้นทาง จัดการตารางการขนส่งสินค้า ซึ่งช่วยให้ผู้ประกอบการประหยัดทั้งต้นทุนและเวลาได้

นอกจากนี้ ความสามารถในการประมวลผลข้อมูลเชิงซ้อนยังเอื้อต่อการพัฒนาปัญญาประดิษฐ์ขั้นสูงรวมถึงระบบรักษาความปลอดภัยไซเบอร์รูปแบบใหม่ที่แข็งแกร่งกว่าเดิม

และทั้งหมดมีต้นกำเนิดจากปรากฏการณ์ควอนตัมที่ค้นพบในโจเซฟสันจังชั่น

เทคโนโลยีควอนตัมในอนาคตอันใกล้

ดร.ธนภัทร์กล่าวว่า ทุกวันนี้วิทยาการควอนตัมคอมพิวเตอร์เดินทางมาได้ไกลในระดับหนึ่งแล้ว แต่หากถามว่าเมื่อไรจะไปถึงจุดที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้จริงในระดับที่คุ้มค่า คำตอบของนักวิจัยแต่ละท่านคงแตกต่างกัน กระนั้นยังมีเทคโนโลยีควอนตัมอีกประเภทที่สื่อกระแสหลักอาจไม่ค่อยพูดถึงนัก นั่นคือ เทคโนโลยีสื่อสารเชิงควอนตัม (Quantum Key Distribution – QKD) ที่รัฐบาลและสถาบันทางการเงินหลายแห่งจะเริ่มใช้อย่างเป็นทางการนับตั้งแต่ปี 2030 เป็นต้นไป

รากฐานใหม่ของความปลอดภัยทางข้อมูล

เทคโนโลยีสื่อสารเชิงควอนตัม (Quantum Key Distribution – QKD) คือระบบการสื่อสารที่ใช้หลักการของฟิสิกส์ควอนตัมเพื่อสร้างและแลกเปลี่ยนกุญแจเข้ารหัสข้อมูลระหว่างผู้ส่งและผู้รับอย่างปลอดภัย หลักการสำคัญของ QKD คือ ใช้คุณสมบัติของอนุภาคเช่นโฟตอน ซึ่งหากมีบุคคลที่สามพยายามดักฟัง โฟตอนจะเปลี่ยนสถานะทันที ทำให้ผู้สื่อสารทั้งสองฝ่ายตรวจพบความผิดปกติและเลือกยุติการสื่อสารหรือเริ่มกระบวนการสร้างกุญแจเข้ารหัสข้อมูลใหม่ได้ ทำให้ QKD ได้รับการยอมรับว่าเป็นมาตรฐานสูงสุดของการเข้ารหัสที่พิสูจน์ได้ด้วยกฎฟิสิกส์ (physics-based security) ไม่ใช่เพียงพึ่งพาพลังคำนวณเหมือนระบบแบบเก่า

ปัจจุบัน QKD พัฒนาเพื่อใช้สำหรับเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ระบบธนาคาร การเงิน การทหาร และการสื่อสารระหว่างรัฐบาลกับรัฐบาลที่ต้องการความปลอดภัยขั้นสูงสุด

หนึ่งศตวรรษทฤษฎีควอนตัม

ยูเนสโก (UNESCO) หรือองค์การการศึกษา วิทยาศาสตร์ และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติประกาศให้ปี พ.ศ. 2568 เป็น ปีสากลแห่งวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัม (International Year of Quantum Science and Technology) โดยเริ่มนับจากปี พ.ศ. 2468 ที่ เวิร์นเนอร์ ไฮเซนเบิร์ก นำเสนอ กลศาสตร์เมทริกซ์ (Matrix mechanics) ซึ่งอธิบายการเปลี่ยนระดับพลังงานของอะตอมได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะการเกิดและการดูดกลืนรังสีที่เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนกระโดดระหว่างระดับพลังงาน ซึ่งเป็นสิ่งที่ทฤษฎีคลาสสิกไม่สามารถอธิบายได้อย่างถูกต้อง

 จากจุดเริ่มต้นทางทฤษฎีที่มีมาเมื่อหนึ่งร้อยปีก่อน กลายเป็นรากฐานสำคัญของนวัตกรรมแห่งอนาคต ทั้งด้านการคำนวณ การสื่อสาร และความปลอดภัยทางข้อมูล งานเสวนาในครั้งนี้ไม่เพียงถ่ายทอดความเข้าใจเกี่ยวกับผลงานที่ได้รับรางวัลโนเบลเท่านั้น หากยังสะท้อนให้เห็นทิศทางที่เทคโนโลยีดังกล่าวจะเข้ามามีบทบาทต่อสังคม รวมทั้งตอกย้ำว่า “ควอนตัม” ยังคงเป็นสนามที่เปิดกว้างสำหรับนักวิจัยรุ่นใหม่ที่จะร่วมกันผลักดันขอบเขตของความรู้ให้ก้าวหน้าและขยายไกลต่อไปในอนาคต

อ้างอิง

1. นิตยสารสาระวิทย์ สวทช. (2568). 3 นักวิทย์คว้ารางวัลโนเบลฟิสิกส์ 2025 จากการค้นพบ “อุโมงค์ควอนตัมมหภาค”. สืบค้นเมื่อ 27 พฤศจิกายน 2568 จาก https://www.nstda.or.th/sci2pub/nobel-physics-2025/
2. Thai PBS. (2568). เวิร์นเนอร์ ไฮเซนเบิร์ก : 100 ปี กลศาสตร์ควอนตัมและระเบิดอะตอม. สืบค้นเมื่อ 27 พฤศจิกายน 2568 จาก https://www.thaipbs.or.th/now/content/2441
3. Wikipedia. (ม.ป.ป.). คลื่นอนุภาค. สืบค้นเมื่อ 27 พฤศจิกายน 2568 จาก https://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%84%E0%B8%A5%E0%B8%B7%E0%B9%88%E0%B8%99%E0%B8%AD%E0%B8%99%E0%B8%B8%E0%B8%A0%E0%B8%B2%E0%B8%84
4. BBC News ไทย. (2568). รางวัลโนเบลคืออะไร เหตุใดจึงมีความสำคัญระดับโลก? สืบค้นเมื่อ 27 พฤศจิกายน 2568 จาก https://www.bbc.com/thai/articles/c974exq13ejo