(ชมคลิป) เพชรแท้และเพชรทิพย์ จากเครื่องประดับสู่อุปกรณ์เทคโนโลยีควอนตัม

"เพชร" ตรงกับคำในภาษาอังกฤษว่า diamond อันเป็นคำที่มีรากศัพท์มาจากภาษากรีกว่า adámas ซึ่งแปลว่า ไม่มีวันผันเปลี่ยน หรือไม่แตกสลาย ไม่ว่าจะมีแรงมากระทำมากสักเพียงใด เพราะเพชรเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งมากที่สุดชนิดหนึ่งของโลก จึงเหมาะสำหรับการใช้ตัดเหล็ก ตัดคอนกรีต ตัดแก้ว และตัดเพชรเอง กระนั้นนักวัสดุศาสตร์ปัจจุบันก็กำลังพยายามหาและสร้างวัสดุที่แข็งแกร่งยิ่งกว่าเพชร เพื่อนำมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ และสร้างอุปกรณ์ตรวจรับ (sensor) ต่าง ๆ ตลอดจนใช้ในการสร้าง quantum bit (qubit) ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมด้วย นอกเหนือจากการใช้เพชรในพิธีหมั้นทั่วไป




เพชรได้ถือกำเนิดเกิดขึ้นใต้ดินในโลกเป็นเวลาหลายพันล้านปีแล้ว แต่อยู่ลึกลงไปในชั้น เนื้อโลก (mantle) ซึ่งอยู่ระหว่างเปลือกโลกกับแก่นโลก อันเป็นบริเวณที่มีความดันมากมหาศาล (หลายพันล้านความดันบรรยากาศโลก) และมีอุณหภูมิสูงมาก (นับพันองศาเซลเซียส) ดังนั้นเวลาภูเขาไฟระเบิด ฝุ่น ละอองเพชร และผลึกเพชร จะไหลขึ้นจากชั้น mantle สู่ปากปล่องภูเขาไฟ แล้วทะลักออกมาพร้อมลาวา เหมืองเพชรจึงมักอยู่ใกล้พื้นที่ที่เคยเป็นภูเขาไฟ


ในอดีต เมื่อประมาณสี่ศตวรรษก่อนคริสตกาล ประวัติศาสตร์ได้บันทึกว่า คนอินเดียโบราณนิยมนำเพชรไปประดับที่นลาฏของพระพุทธรูป หรือนำไปถวายกษัตริย์ เพราะเพชรเม็ดงามมักส่องแสงเป็นประกายสวย อีกทั้งเป็นของหายาก จึงเหมาะสำหรับการนำมาทำเป็นเครื่องประดับ เช่น มงกุฎ พระแสงดาบ หรือสร้อยพระศอ

ในคริสต์ศตวรรษที่ 1 ผู้เฒ่า Pliny (ค.ศ.23–79) ชาวโรมัน ได้เคยบันทึกว่า มหาเศรษฐีชาวยุโรป นิยมซื้อเพชรที่พ่อค้าชาวเอเชียนำมาขายจากอินเดีย โดยใช้เส้นทางสายไหม และใช้หน่วยวัดเป็นกะรัต (carat) ซึ่งเป็นคำในภาษากรีก ที่มาจากชื่อของเมล็ดต้น carob และเมล็ดเหล่านี้มีน้ำหนักเท่ากันทุกเมล็ด จึงสามารถนำมาใช้เป็นมาตรฐานในการวัดน้ำหนักได้ และ 1 กะรัต จะหนักประมาณ 0.2 กรัม


ในเวลาต่อมาธุรกิจเพชรได้เจริญรุ่งเรืองมากในคริสต์ศตวรรษที่ 14 จนทำให้ Venice ในอิตาลี กลายเป็นศูนย์กลางการเจียระไนเพชรของโลก


ในปี 1477 Archduke Maximilian ที่ 1 แห่งอาณาจักร Austria ได้พระราชทานพระธำมรงค์ ที่มีเพชรประดับเป็นของขวัญในวันที่พระองค์ทรงหมั้นกับเจ้าหญิง Mary แห่งแคว้น Burgundy เหตุการณ์นี้ได้ทำให้ประเพณีการหมั้นที่ใช้แหวนเพชรถือกำเนิด


ความนิยมในการใช้เพชรได้เพิ่มขึ้นมาก จนทำให้เพชรจากอินเดียเริ่มขาดแคลนจากท้องตลาด ในปี 1725 ได้มีการขุดพบเพชรในปริมาณมากที่ Brazil ทำให้ Brazil กลายเป็นประเทศที่ส่งเพชรเป็นสินค้าออกที่สำคัญ เป็นเวลานานกว่าหนึ่งศตวรรษ จนถึงปี 1867 ได้มีการขุดพบโคตรเพชรจำนวนมาก ที่เหมือง Kimberley ในประเทศแอฟริกาใต้ การพบครั้งนั้นได้ทำให้ประเทศแอฟริกาใต้กลายเป็นประเทศที่ผลิตเพชรเป็นสินค้าส่งออกที่สำคัญของโลก โดยมีบริษัท De Beers เป็นบริษัทควบคุมราคาเพชรในท้องตลาดที่สำคัญ

ในปี 1947 ผู้บริหารของบริษัท De Beers ได้เริ่มรณรงค์ให้สังคมนิยมใช้เพชรมากขึ้น โดยให้ Frances Gerety (1916-1999) ซึ่งเป็นนักประชาสัมพันธ์ของบริษัทคิดคำขวัญว่า “A Diamond is Forever” เพื่อแสดงให้เห็นว่า เพชรสามารถแทนความรัก และความผูกพันได้ชั่วนิจนิรันดร์ คำขวัญนี้ ได้กลายเป็นวลีที่ติดปากจนทำให้ธุรกิจเพชรเฟื่องฟูมาก

ลุถึงปี 1949 Jule Styne ได้แต่งเพลง “Diamonds Are a Girl's Best Friend” เพื่อใช้ประกอบละครเวที Broadway เรื่อง “Gentlemen Prefer Blondes” ที่มีใจความว่า แม้ความรักจะจืดจาง แต่เพชรที่คนรักให้ไว้ ก็ยังมีค่า และจะเป็นเพื่อนแท้ของผู้หญิงไปจนตลอดชีวิต


ในปี 1954 บริษัท General Electric ได้เริ่มสังเคราะห์เพชรในห้องปฏิบัติการเป็นครั้งแรก โดยใช้กระบวนการ HPHT (จากคำเต็ม High Pressure, High Temperature) เพื่อสร้างสถานการณ์ให้ “เหมือน” กับเหตุการณ์ที่เกิดในชั้น mantle ของโลก คือ มีความดันสูงมาก และมีอุณหภูมิสูงมาก ด้วยการใช้วัสดุตั้งต้นเป็น graphite (อัญรูปหนึ่งของคาร์บอน) แล้วเพิ่มความดันจนถึง 5 หรือ 6 gigapascal (50,000-60,000 เท่าของความดันบรรยากาศโลก) และให้อุณหภูมิสูงตั้งแต่ 1,300-1,600 องศาเซลเซียส ที่ HPHT ระดับนี้ อะตอมของ graphite ซึ่งตามปกติจะเรียงกันเป็นระนาบ 2 มิติ มีการจัดรูปทรงใหม่เป็นผลึกเพชร แบบ FCC (Face-centered cubic) ที่มีอะตอมคาร์บอนอยู่ที่มุมทั้ง 8 ของลูกบาศก์ และมีอะตอมคาร์บอนอีก 6 อะตอม อยู่ที่ใจกลางของหน้าลูกบาศก์ด้วย

นอกจาก HPHT จะเป็นวิธีหนึ่งที่ใช้ในการสร้างเพชรทิพย์แล้ว นักเทคโนโลยีก็ยังมีอีกวิธีหนึ่งก็คือ วิธี CVD (Chemical Vapor Deposition) ซึ่งใช้แก๊สที่มี carbon ในปริมาณมาก เช่น แก๊ส methane (CH4) เป็นแหล่งกำเนิด โดยนำอะตอมคาร์บอนที่แยกจากแก๊ส ออกมาปลูกสะสมบนแผ่น silicon แล้วทำให้มันตกผลึกเรียงกันเป็นชั้นเพชร อย่างช้าๆ

ทุกวันนี้ ตลาดเพชรจึงมีทั้งเพชรแท้ และเพชรทิพย์ เพื่อให้ทุกคนได้เลือกซื้อและใช้ตามรสนิยม ฐานะ และความต้องการ

เพราะว่า เพชรเป็นอัญมณีที่ผู้คนในสังคมทุกชาติชื่นชม และยอมรับความมีค่าและความงามที่เป็นอมตะนิรันดร์กาล เพชรจึงมีตำนานอันเป็นที่เล่าขานมากมาย แต่ก็ไม่มีเพชรเม็ดใดจะมีชื่อเสียงมาก เท่าเพชรชื่อ Koh-i-Noor (คำนี้เป็นคำในภาษาเปอร์เซีย ที่แปลว่า ภูผาแสง) กับเพชรชื่อ Hope ซึ่งเป็นเพชรที่หลายคนเชื่อว่า เป็นเพชรอาถรรพ์ที่ใครก็ตามได้ไปครอบครอง จะมีอันเป็นไป


สำหรับ Koh-i-Noor นั้น มีประวัติความเป็นมาว่า ได้ถูกขุดพบในเหมืองที่อินเดีย ตั้งแต่เมื่อคริสต์ศตวรรษที่ 13 และได้ตกอยู่ในความครอบครองของกษัตริย์และจักรพรรดิอินเดีย เปอร์เซีย และอาฟกานิสถานหลายพระองค์ ครั้นเมื่อเกิดสงครามระหว่างอังกฤษกับ Sikh (Anglo-Sikh War) ในปี 1848-1849 รัฐบาลอังกฤษได้ผนวกอาณาจักร Sikh เข้าไว้เป็นส่วนหนึ่งของอินเดีย ผู้บริหารของบริษัท East India Company ได้ซื้อเพชร Koh-i-Noor ไว้ เพื่อนำไปถวายสมเด็จพระราชินี Victoria แห่งอังกฤษ ซึ่งเมื่อได้ทอดพระเนตรเห็น พระองค์ทรงผิดหวังเล็กน้อย เพราะแม้เพชรภูผาแสงจะหนักและมีขนาดใหญ่ แต่น้ำเพชรก็ไม่งาม พระนางจึงทรงโปรดให้ช่างเจียระไนเพชรปรับแต่ง โดยตัดลดขนาดของเพชรลงจากเดิมที่เคยหนัก 186.5 กะรัต จนเหลือเพียง 108.93 กะรัต แล้วนำไปติดประดับที่พระมงกุฎ เพื่อนำออกแสดงที่ Tower of London และตลอดเวลาหลายปีที่ผ่านมานี้ รัฐบาลอินเดียได้ขอร้องให้รัฐบาลอังกฤษคืนเพชรเม็ดนี้ โดยอ้างว่า ถูกนำออกจากอินเดียอย่างผิดกฎหมาย แต่รัฐบาลอังกฤษก็ไม่ดำเนินการใดๆ

เพชรเม็ดที่มีชื่อเสียงโด่งดังรองลงไป คือ เพชร Hope ซึ่งเป็นเพชรที่ขุดได้จากเหมืองในอินเดียเช่นกัน โดยพ่อค้าชาวฝรั่งเศสชื่อ Jean-Baptiste Tavernier (1605–1689) ได้ซื้อไปถวายสมเด็จพระเจ้า Louis ที่ 14 แห่งฝรั่งเศส และในปี 1673 พระองค์ทรงโปรดให้ช่างเจียระไนเพชรทำงานตัดต่อจากเพชรที่หนัก 115.16 กะรัต ลดลงเหลือเพียง 45.52 กะรัต


ครั้นเมื่อ พระเจ้า Louis ที่ 14 เสด็จสวรรคต เพชรได้ตกเป็นของ พระเจ้า Louis ที่ 16 กับ พระนาง Marie-Antoinette ซึ่งมีเรื่องเล่าเป็นตำนานว่า พระนางได้ทรงสวมสร้อยพระศอที่มีเพชรเม็ดนี้ประดับ ตราบถึงวาระสุดท้ายของชีวิตบนกิโยตีน

จากนั้นเพชรได้ตกเป็นของ Marie-Louise ซึ่งเป็นนางสนองพระโอษฐ์ในพระนาง Marie-Antoinette และนางได้ถูกฝูงชนกบฏตัดศีรษะเอาไปประจานหน้าคุก Bastille

จากนั้นเพชรก็ได้เปลี่ยนมือไปเป็นของ Wilhelm Fals ซึ่งเป็นพ่อค้าชาวดัตช์ แต่ก็ที่ถูกลูกชายของตนเองฆ่า และเจ้าของเพชรคนต่อไป คือ Simon Maoncharides พ่อค้าเพชรชาวกรีกที่ประสบอุบัติเหตุรถตกเขา ทำให้เสียชีวิตพร้อมสมาชิกในครอบครัวหลายคน

เพชรอาถรรพ์ได้สร้างความสยองกลัวให้คนทุกคน แต่ก็ยังมีคนที่ต้องการจะเป็นเจ้าของ ในปี 1839 Henry Philip Hope (1774-1839) ได้ซื้อเพชรไว้ในราคา 30,000 ปอนด์ และเพชรก็ได้ชื่อ ตามคนที่เป็นเจ้าของตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

ถึงปี 1911-1947 Evalyn Walsh McLean (1886–1947) มหาเศรษฐีนีชาวอเมริกัน ได้ซื้อเพชร Hope ในราคา 180,000 ดอลลาร์ แล้วนำไปขายต่อให้พ่อค้าเพชรชื่อ Harry Winston ในปี 1949 อีก 9 ปีต่อมา Winston ได้มอบเพชร Hope ให้แก่พิพิธภัณฑ์ Smithsonian National Museum of Natural History ที่กรุง Washington, DC ในสหรัฐอเมริกา โดยให้อยู่ในตู้กระจกที่ทำด้วยแก้วกันกระสุน และให้ตู้แก้วสามารถหมุนได้รอบตัว เพื่อให้ผู้คนที่มาชมพิพิธภัณฑ์ได้เห็นแสงตกกระทบเพชรได้สะท้อนไปมาในตัวเพชรหลายครั้ง เป็นแสงสีน้ำเงินจ้าในหลายทิศทาง จนคนที่มาเยี่ยมชมรู้สึกประทับใจ

เพชรสีน้ำเงิน (Blue Diamond) เป็นเพชรที่มีพบในปริมาณน้อยที่สุดในโลก คือ มีเพียง 0.02% เท่านั้นเอง (ซึ่งหมายความว่า ถ้ามีเพชรให้เลือก 10,000 เม็ด จะมีเพชรสีน้ำเงินเพียง 2 เม็ดเท่านั้นเอง) ตามปกติเพชรธรรมชาติมีหลายสี เช่น เหลือง น้ำตาล แดง ชมพู เขียว ม่วง ฟ้า และน้ำเงิน สถานที่ให้กำเนิดเพชร คือ เกิดจากหินใต้โลกที่ระยะลึก 600 กิโลเมตร คือ ลึกประมาณ 2 เท่าของระยะความสูงที่สถานีอวกาศนานาชาติจะโคจรอยู่เหนือผิวโลก และเพชรสีน้ำเงิน มักจะเกิดในบริเวณที่ลึกที่สุด การที่เพชรมีสีน้ำเงิน เพราะในเพชรมีอะตอม boron เจือ โดยอะตอม boron ได้เข้าไปแทนที่อะตอมคาร์บอนในเพชร แต่การแทนที่นี้มักไม่สมบูรณ์ เพราะอะตอม boron กับอะตอม carbon มีขนาดไม่เท่ากัน และอิเล็กตรอนในอะตอม boron มักจะดึงดูดแสงสีแดงไว้ แล้วปล่อยสีน้ำเงินออกมา เพชรจึงมีสีน้ำเงิน


ประเด็นที่น่าสนใจ คือ boron มาจากที่ใด เพราะเท่าที่ทุกคนรู้ ธาตุ boron มิได้อยู่ลึกใต้โลก แต่อยู่ใกล้เปลือกโลก

ในการตอบคำถามนี้ Jeffrey Post แห่งพิพิธภัณฑ์ Smithsonian ได้อธิบายว่า ต้นไม้เจริญเติบโตในดินได้ฉันใด เพรชรก็เติบโตในหินได้ฉันนั้น และขณะเพชรเติบโต มันอาจจะดึงดูดอะตอมของธาตุชนิดอื่นจากสภาพแวดล้อมเข้าตัว แล้วห่อหุ้มอะตอมที่แปลกปลอมนั้นไว้ เหมือนก้อนอำพันที่ห่อหุ้มตัวยุงในภาพยนตร์เรื่อง “Jurassic Park” และเหตุการณ์เช่นนี้จะเกิดขึ้นเวลาเปลือกโลก หรือเนื้อโลกเคลื่อนตัว อะตอมคาร์บอนในหินก็อาจจะดึงดูดอะตอม boron ที่มีในน้ำทะเลให้เข้าไปแอบแฝงอยู่กับมันได้

ข้อมูลที่มีอะตอมแปลกปลอมในเพชรสามารถบอกความอุดมสมบูรณ์ของธาตุต่างๆ ที่มีอยู่ใต้โลกให้นักธรณีวิทยารู้ได้


ในส่วนของสีต่างๆ ที่เพชรมีนั้น นักอัญมณีศาสตร์ได้พบว่า นอกจากจะขึ้นอยู่กับชนิดของอะตอมที่แปลกปลอมแล้ว ก็ยังขึ้นกับรังสีที่เพชรได้รับขณะถือกำเนิด และความบกพร่องด้านโครงสร้างของผลึกเพชรด้วย เช่น เพชรสีเหลือง เกิดจากการมีอะตอม nitrogen เข้าไปแทนที่อะตอมคาร์บอน เพชรสีชมพู แดง และน้ำตาล เกิดจากความดันใต้โลก ทำให้โครงสร้างของผลึกเพชรบิดเบี้ยว สมบัติการดูดกลืนแสงจึงเปลี่ยนแปลงไป และปล่อยแสงสีชมพูออกมา และเพชรสีม่วงนั้น มักมีอะตอมไฮโดรเจนเจือปนอยู่ เป็นต้น

คุณสมบัติที่น่าสนใจอีกด้านหนึ่งของเพชรก็คือ การเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งมากที่สุด ที่สามารถใช้ตัดคอนกรีต แก้ว และวัสดุอื่น ๆ ได้ดี แต่ไม่สามารถจะตัดเหล็กกล้าได้ เพราะเวลาเพชรตัดเหล็ก ความเสียดทานที่เกิดขึ้นจะทำให้เหล็กร้อน จนมีอุณหภูมิสูง และเพชรก็จะหลอมเหลว แล้วเข้าทำปฏิกิริยากับเหล็กได้ beta iron carbide (Fe3C) ที่เปราะและหักง่าย เพื่อจะสร้างวัสดุซูเปอร์แข็งแกร่งนี้ นักวัสดุศาสตร์ได้พบว่า พันธะแบบ covalent ระหว่างอะตอมคาร์บอนในเพชร จะต้องแข็งแรงมาก และความแข็งแรงนี้จะเกิดขึ้นได้ ถ้าเมฆอิเล็กตรอน หรือ orbital ของอิเล็กตรอนในอะตอมซ้อนทับกันมาก และถ้าการทับซ้อนเกิดขึ้นมาก พันธะของเพชรก็จะยิ่งแข็งแกร่ง ดังนั้นวัสดุใดมีพันธะ covalent ยิ่งสั้น วัสดุนั้นก็จะยิ่งแข็งแกร่ง

ในวารสาร Nature Materials ฉบับวันที่ 19 กุมภาพันธ์ ปี 2025 ที่เพิ่งผ่านมานี้ Chen Liang กับคณะได้เผยแพร่ข่าวว่า ทีมวิจัยเขาได้ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์เพชรซูเปอร์แข็งแกร่ง ที่แข็งยิ่งกว่าเพชรธรรมชาติมาก โดยใช้ความดันที่สูงถึง 155 GPa (1 GPa = 1,000 ล้าน pascal) วัสดุนี้ยังมีเสถียรภาพทางความร้อน คือ สามารถคงรูปได้ที่อุณหภูมิ 1,100 °C ด้วย


ซูเปอร์เพชรที่แข็งแกร่งมากนี้ มีโครงสร้างเป็นระนาบ ซึ่งประกอบด้วยอะตอมที่เรียงกันเป็นรูปหกเหลี่ยมด้านเท่า โดยแต่ละระนาบจะหนาประมาณ 1 มิลลิเมตร จึงมีความแข็งแกร่งยิ่งกว่าเพชรธรรมดา ที่ทรงรูปอยู่ได้ ถ้าอุณหภูมิไม่เกิน 700 องศาเซลเซียส และที่ความดันไม่เกิน 100 GPa ผลึกหกเหลี่ยมด้านเท่านี้มีชื่อเฉพาะว่า lonsdaleite และเป็นวัสดุที่นักวิทยาศาสตร์ได้รู้จักมาประมาณ 50 ปีแล้วว่า มีพบในอุกกาบาตจากนอกโลก แต่ก็ยังไม่มีใครสังเคราะห์ lonsdaleite ได้


งานวิจัยขั้นต่อไป คือ นักวิจัยต้องหาวิธีผลิต lonsdaleite ให้ได้ในปริมาณมาก และเร็ว อีกทั้งต้องมีราคาถูก เพื่อนำมาใช้ในการตัดวัสดุและใช้ในทางการแพทย์ เช่น ทำอุปกรณ์ผ่าตัด หรือใช้ในการทำทันตกรรม ในวงการอิเล็กทรอนิกส์ ก็ใช้ซูเปอร์เพชรในวงจรไฟฟ้า เพราะมันมีค่าสภาพนำความร้อนสูง และเป็นฉนวนไฟฟ้า จึงสามารถเป็นประโยชน์ได้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง วงการอากาศยานก็สามารถใช้วัสดุซูเปอร์เพชรในการเคลือบตัวอากาศยาน และวงการทหารก็สามารถใช้ซูเปอร์เพชรเคลือบอาวุธ เพิ่มอายุการใช้งาน และวงการอุตสาหกรรมก็นิยมใช้ซูเปอร์เพชรในการบด ขัดเงา และตัดวัสดุต่างๆ ด้วย

การที่เพชรมีคุณสมบัติความแข็งแกร่งที่ดีมากนี้ ได้ช่วยให้มันสามารถปกป้องอะตอมแปลกปลอมที่เข้าไปแอบแฝงอยู่ภายในวัสดุ โดยไม่ให้ความร้อนเข้าไปรบกวนอะตอมแปลกปลอมได้

เพชรจึงเป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้ทำวัสดุ qubit ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่โลกกำลังจะมีใช้ในอนาคต และเพชรที่จะใช้ในการทำอุปกรณ์นี้ ก็จะเป็นเพชรทิพย์ เพราะหาได้ง่ายกว่า และมีราคาถูกกว่า อีกทั้งมีในปริมาณมากกว่าเพชรธรรมชาติมาก ครั้นเมื่อนำมาใช้ร่วมกับอุปกรณ์แสงเลเซอร์ โลกก็จะมีเทคโนโลยีควอนตัมแบบง่าย ๆ ใช้ ที่ไม่มีราคาแพงมาก


ในโลกแห่งความเป็นจริง เรามักจะไม่พบผลึกเพชรที่สมบูรณ์แบบ 100% คือ ไม่มีอะตอมสารเจือใด ๆ ปนเลย แต่เวลามีสารเจือ อะตอมแปลกปลอมที่มักพบในเพชรก็คืออะตอม nitrogen ซึ่งจะเข้าไปแทนที่อะตอมคาร์บอนในเพชร หรือเข้าไปอยู่ใกล้ที่ว่าง(vacancy) ในเพชร ซึ่งควรจะมีอะตอม carbon อยู่ แต่ไม่มี อิเล็กตรอน 2 อนุภาคที่มีในอะตอม nitrogen จะแผ่ขยาย orbital ของมันเข้าไปในที่ว่างนั้น ทำให้เกิดโมเลกุล nitrogen “เทียม” ที่มีชื่อเรียกว่าศูนย์ nitrogen-vacancy (NV center) ที่มีสมบัติควอนตัม คือ มี spin อันเป็นสมบัติควอนตัมที่สำคัญชนิดหนึ่งในการเป็นแม่เหล็ก

เพราะ spin ของศูนย์ NV จะแสดงพฤติกรรมเสมือนว่าเป็นแม่เหล็กที่สามารถเก็บข้อมูลและรหัสต่าง ๆ ได้ ด้วยการชี้ไปในทิศต่างๆ เช่น ถ้า spin ชี้ขึ้น สามารถแทนเลข 1 และถ้า spin ชี้ลง ก็แทนเลข 0 เป็นต้น

แต่ spin ในกรณีนี้อาจจะชี้ทั้งขึ้นและลงได้ในเวลาเดียวกัน เพราะมันเป็นอนุภาคควอนตัม (quantum particle) คือสามารถแสดงความเป็นทั้งแมวเป็น และแมวตายได้พร้อมกัน เหมือนแมว Schroedinger สถานะของ spin จึงมีชื่อเฉพาะว่า สถานะควอนตัม (quantum state) ที่มีข้อมูลครบสมบูรณ์เรียก quantum bit หรือ qubit

เมื่อมี qubit คอมพิวเตอร์ควอนตัมก็สามารถทำงานได้ โดยอาศัยสมบัติความพัวพัน (entanglement) ของ qubit หลาย ๆ ตัว คำนวณหาคำตอบของโจทย์ได้ในเวลาเดียวกัน เวลาที่ใช้ในการหาคำตอบจึงน้อยกว่าการใช้คอมพิวเตอร์ธรรมดาคำนวณมาก

แต่ qubit เหล่านี้ก็มีขีดจำกัดในการทำงาน คือ สถานะของมันแต่ละตัว ค่อนข้างจะเปราะบางมาก การกระทบกระเทือนแม้แต่เพียงเล็กน้อย ก็จะทำให้ระบบการทำงานของมันรวนเรทันที นั่นคือ ข้อมูลจะสูญหาย ดังนั้นคอมพิวเตอร์ควอนตัม จึงต้องทำงานที่อุณหภูมิต่ำมากๆ

เมื่อเดือนธันวาคม 2023 บริษัท IBM ได้ประสบความสำเร็จในการใช้ quantum processor ที่ประกอบด้วย 1,121 qubit แล้ว

จึงเป็นว่า เพชรแท้และเพชรทิพย์ ที่ได้เป็นเพื่อนแท้ของสตรีมาเป็นเวลานาน จนกระทั่งถึงวันนี้เพชรทิพย์ได้กลายเป็นเพื่อนสนิทของวงการเทคโนโลยีไปแล้ว แต่ก็ใช่ว่า A Diamond is Forever เหมือนดังคำขวัญที่ว่า Nothing Lasts Forever. เพราะโลกจะมีวัสดุอื่นที่ใช้แทนได้ดีกว่าแน่นอน


อ่านเพิ่มเติมจาก Diamonds are for Quantum Computers โดย Nimrita Koul จากเว็บไซต์ https://medium.com/@nimritakoul01/diamonds-are-for-quantum-computers-f141f80f661f


ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน : ประวัติการทำงาน - ราชบัณฑิตสำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย

อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" ได้ทุกวันศุกร์