นักวิทย์สามารถควบคุมแสง ในระดับควอนตัมได้เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์

ตามปกติแล้วอนุภาคของแสงที่เรียกว่า “โฟตอน” (Photon) นั้น มักจะเคลื่อนที่อย่างไร้ระเบียบคล้ายกับฝูงนกยามอพยพ ในระดับควอนตัม หรือในระดับที่เล็กว่าอะตอมของธาตุทั่วไป แต่ทว่าผลงานวิจัยล่าสุดที่ได้รับการตีพิมพ์ลงนิตยสาร Nature เมื่อวันที่ 20 มีนาคม ค.ศ. 2023 นั้นกลับแสดงให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์นานาชาติกลุ่มหนึ่ง จากเยอรมนี และสวิตเซอร์แลนด์ สามารถควบคุมโฟตอนในระดับควอนตัมได้เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์

โดยทางทีมวิจัยได้ใช้นวัตกรรม “จุดควอนตัม” (Quantum dot) อะตอมเทียมขนาดเล็กที่ถูกสร้างขึ้นจากวัสดุที่มีคุณสมบัติเหมือนกับคริสทัล ซึ่งสามารถสะท้อนแสงได้เป็นอย่างดี มาควบคุมทิศทางของโฟตอนและตรวจวัดค่าต่าง ๆ จนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์สามารถแยกอนุภาคของโฟตอนเดี่ยว ๆ ออกมาได้ มิหนำซ้ำพวกเขาก็ยังพบว่า โฟตอน 1 ตัว นั้นใช้เวลาสะท้อนกลับหลังจากกระทบกับจุดควอนตัม นานกว่าคู่ของโฟตอน 2 ตัวที่มีสถานะพัวพันกันอีกด้วย

โดยวิธีการควบคุมโฟตอนของแสงในระดับควอนตัมด้วยวิธีการใหม่นี้ อาจนำไปสู่การพัฒนาระบบเซนเซอร์ตรวจวัดแสงแบบละเอียดได้ ซึ่งอาจเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการสร้างควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มีพลังงานการคำนวณมากกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปหลายเท่าตัว หรือ การเข้ารหัสเชิงควอนตัมเพื่อเพิ่มระดับความปลอดภัยให้กับระบบการเงินการธนาคารอย่างในปัจจุบัน

อย่างไรก็ดี การทดลองนี้เป็นเพียงแค่การจำแนกโฟตอนของแสงแต่ละอนุภาคออกมาจากแหล่งกำเนิดเพียงเท่านั้น ก่อนที่จะนำโฟตอนที่แยกออกมาได้มาตรวจวัดค่าต่าง ๆ ไม่ได้เป็นการให้กำเนิดโฟตอนแต่ละตัวโดยเฉพาะเจาะจง ซึ่งยังคงเป็นเทคโนโลยีที่นักวิทยาศาสตร์ต้องพัฒนากันต่อไปกว่าจะนำไปใช้งานจริงในอุตสาหกรรมได้

ที่มาข้อมูล: Interesting Engineering
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech