รางวัลเหรียญดิแรคของ ICTP ประจำปี 2017

10 มกราคม 2561

 

            รางวัลเหรียญดิแรค (Dirac Medal) เป็นรางวัลของสถาบัน International Center for Theoretical Physics (ICTP) ตั้งอยู่ที่ Trieste เมืองท่าทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศอิตาลี ที่มอบให้กับนักวิทยาศาสตร์ที่มีผลงานวิจัยเด่นเกี่ยวข้องกับด้านฟิสิกส์ทฤษฎี ในวันคล้ายวันเกิดของ Paul Dirac (รูปที่ 1) คือวันที่ 8 สิงหาคมของทุกปี ผู้ที่ได้รับการประกาศชื่อจะได้รับรางวัลเป็นเหรียญดิแรค (รูปที่ 2) กับเงินมูลค่า 5,000 เหรียญสหรัฐ รางวัลนี้จะไม่มอบให้กับผู้ที่เคยได้รับรางวัลสำคัญอื่นๆมาแล้วเช่นรางวัลโนเบล หรือ Wolf Prize เป็นต้น

 

                                 

 

รูปที่ 1 Paul Adrien Maurice Dirac (พ.ศ. 2445-2527) นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอังกฤษ ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปีพ.ศ. 2476 เป็นผู้ร่วมวางรากฐานวิชาฟิสิกส์ควอนตัมคนสำคัญ ผลิตผลงานขั้นเอกอุมากมายเช่นในปีพ.ศ. 2474 ได้เสนอแนวคิดเรื่องปฏิสสาร (antimatter)ขึ้นมาเป็นคนแรก ซึ่งปัจจุบันพบแล้วว่ามีอยู่จริง จึงได้รับการยกย่องว่าเป็นนักฟิสิกส์ที่มีความสำคัญมากที่สุดคนหนึ่งของศตวรรษที่ 20 (ที่มารูป: https://www.thefamouspeople.com/profiles/paul-adrien-maurice-dirac-4044.php)

 

                                               

 

                  รูปที่ 2 เหรียญดิแรคของ ICTP (ที่มารูป: https://www.nkj.ru/archive/articles/28308/)

 

            ในปีพ.ศ. 2560 ICTP ได้มอบรางวัลนี้ให้กับนักวิทยาศาสตร์ 3 ท่านที่ได้ร่วมกันบุกเบิกในการประยุกต์หลักการพื้นฐานต่างๆของวิชากลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) ไปใช้แก้ปัญหาในการคำนวณและในการสื่อสาร และดังนั้นจึงได้เชื่อมโยงศาสตร์ด้านกลศาสตร์ควอนตัม, วิทยาการคอมพิวเตอร์และการสารสนเทศ (information) เข้าด้วยกัน นักวิทยาศาสตร์ 3 ท่านนี้คือ

 

               1. Charles H. Bennett (รูปที่ 3) นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ชาวอเมริกันจากบริษัท IBM ท่านได้รับการนับถือว่าเป็นผู้นำทางปัญญาและเป็นผู้วางรากฐานคนสำคัญของงานวิจัยและพัฒนาด้านสารสนเทศเชิงควอนตัม (Quantum Information)  ดร. เบ็นเน็ตต์ได้พิสูจน์ไว้ว่าการคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์แบบปัจจุบันสามารถทำได้โดยไม่สิ้นเปลืองพลังงานด้วยการประดิษฐ์สิ่งที่ปัจจุบันเรียกว่า reversible classical computation ต่อมาได้คิดค้นเรื่อง Quantum Cryptography ที่ผลการวัดของ incompatible observables ในทางกลศาสตร์ควอนตัมถูกนำไปใช้เป็นกุญแจลับสำหรับการสื่อสารระหว่าง 2 บุคคลที่อยู่ห่างกัน ทำให้สามารถป้องกันการขโมยข้อมูลโดยบุคคลที่ 3 ได้อย่างสมบูรณ์ ดร. เบ็นเน็ตต์ได้สาธิตให้เห็นจริงในเรื่องนี้เป็นครั้งแรกของโลกในปีพ.ศ. 2532 บางคนจึงยกย่องท่านว่าเป็นบิดาของ Quantum Cryptography (บางท่านแปลเป็นไทยว่า “การเข้ารหัสเชิงควอนตัม”) นอกจากนั้นดร. เบ็นเน็ตต์และคณะยังได้นำเสนอเรื่องQuantum Teleportation (บางท่านแปลเป็นไทยว่าการเคลื่อนย้ายข้อมูลระหว่างอะตอมแบบไร้สัมผัส”) เป็นกลุ่มแรกในปีพ.ศ. 2536 [1]  ซึ่ง entanglement ในทางควอนตัม  ถูกนำไปใช้ประโยชน์ในการส่งผ่านข้อมูลสถานะทางควอนตัมของอะตอม, ไอออน, อิเล็กตรอน หรือโฟตอน ฯลฯ ด้วยความเร็วเท่ากับแสง ดร.เบ็นเน็ตต์ ยังได้พิสูจน์ว่า von-Neumann  entropy เป็นตัววัดที่เหมาะสมของการ entanglement สำหรับระบบแท้ทั้งหลาย (บางท่านแปลคำว่า quantum entanglement เป็นไทยว่า “ความพัวพันเชิงควอนตัม”)

 

                2. David Deutsch (รูปที่ 4) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ แห่งมหาวิทยาลัยอ๊อกซ์ฟอร์ด ได้รับการยกย่องว่าเป็นบิดาผู้ให้กำเนิดการคำนวณเชิงควอนตัม ดร. ดอยสช์ เป็นผู้เสนอแนวคิดเรื่อง Quantum Turing Machine ขึ้นมาเป็นคนแรกในปีพ.ศ. 2528 [2]  ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ในทางความคิดสำหรับใช้จำลองผลลัพธ์ของควอนตัมคอมพิวเตอร์ และเป็นที่มาของเรื่องประตูตรรกะแบบควอนตัม (quantum logic gates ที่มีบทบาทคล้ายกับประตูตรรกะแบบเลขฐานสองของดิจิตอลคอมพิวเตอร์), วงจรควอนตัม และแบบจำลองโครงข่ายการคำนวณ ดร. ดอยสช์ยังได้นำเสนอขั้นตอนวิธีทางควอนตัมที่เรียกกันว่า Deutsch algorithm และ Deutsch-Jozsa algorithm ที่แสดงว่าหลักการซ้อนทับเชิงควอนตัม (quantum superposition principle) สามารถนำไปใช้แก้ปัญหาของโจทย์บางประเภทได้เร็วกว่าการคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์แบบปัจจุบัน และดังนั้นแสดงให้เห็นอย่างเด่นชัดถึงประโยชน์ของการคำนวณเชิงควอนตัม

 

               3. Peter W. Shor (รูปที่ 5) นักคณิตศาสตร์ชาวอเมริกันแห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้ช่วยเสริมแกร่งอย่างสำคัญให้แก่แวดวงการคำนวณเชิงควอนตัม โดยการออกแบบขั้นตอนวิธีเชิงควอนตัมสำหรับหากลุ่มตัวประกอบของตัวเลขขนาดใหญ่ ดร. ชอร์ได้พิสูจน์ว่าเครื่องควอนตัมคอมพิวเตอร์สามารถแก้ปัญหาการคำนวณที่ยากมากได้รวดเร็วกว่าคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันด้วยอัตราเพิ่มแบบชี้กำลัง (exponentially faster) นอกจากนั้นยังได้นำเสนอกระบวนการตรวจแก้ความผิดพลาดเชิงควอนตัมและการคำนวณเชิงควอนตัมที่ยอมรับได้กับความบกพร่อง [3] ซึ่งความผิดพลาดต่างๆ (errors) อาจเกิดจากการมีอันตรกิริยาที่ไม่คาดคิดกับสิ่งแวดล้อม หรืออาจเป็นความไม่สมบูรณ์ตั้งแต่กำเนิด เป็นอาทิ การค้นพบการตรวจแก้ความผิดพลาดเชิงควอนตัมมีความสำคัญมากต่อความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการคำนวณเชิงควอนตัม ปัจจุบันทฤษฎีการตรวจแก้ความผิดพลาดได้รับการสถาปนาขึ้นแล้วในแวดวงการคำนวณเชิงควอนตัม ซึ่งเป็นการพิสูจน์ถึงความเป็นไปได้ที่จะมีการคำนวณเชิงควอนตัมที่เป็นอิสระจากความผิดพลาด

 

เอกสารอ้างอิง


[1] C. H. Bennett, G. Brassard, C. Crépeau, R. Jozsa, A. Peres, W. K. Wootters, “Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein–Podolsky–Rosen Channels”, Phys. Rev. Lett. 70 (1993)1895–1899.
[2] D. Deutsch, "Quantum Theory, the Church-Turing Principle and the Universal Quantum Computer", Proceedings of the Royal Society A 400 (1818) (1985)97–117.
[3] P. W. Shor, “Fault-tolerant Quantum Computation”, Proceeding 37th Symp. Foundation Comp. Science IEEE Computer Society Press, Los Almitos, CA (1966)56-65.

 

 

                               

 

รูปที่ 3 Charles H. Bennett อายุ 74 ปี ดำรงตำแหน่ง IBM Fellow อันทรงเกียรติอยู่ที่ศูนย์วิจัยและพัฒนาหลักของบริษัท IBM ที่ Yorktown Heights มลรัฐ New York (ที่มารูป: https://www.amu.edu.pl/content/334389-modern-trends-in-physics-research-seminar)

 

 

                               

 

รูปที่ 4 David Deutsch อายุ 64 ปี ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์อยู่ที่ Center for Quantum Computation (CQC) ของ Clarendon Laboratory แห่ง Oxford University (ที่มารูป: http://https://www.edge.org/conversation/david_deutsch-constructor-theory)

 

 

                                

 

รูปที่ 5 Peter W. Shor อายุ 58 ปี ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านคณิตศาสตร์ประยุกต์ อยู่ที่ภาควิชาคณิตศาสตร์ ของ Massachusetts Institute of Technology (MIT) (ที่มารูป: https://www.lemondeinformatique.fr/actualites/lire-le-mit-travaille-sur-un-ordinateur-quantique-casseur-de-chiffrement-64125.html)