A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose

Translator: yamela areesamarn Reviewer: Sakunphat Jirawuthitanant

Let's play a game.

เรามาเล่นเกมกันเถอะค่ะ

Imagine that you are in Las Vegas,

ลองจินตนาการว่า คุณอยู่ในลาสเวกัส

in a casino,

ในคาสิโน

and you decide to play a game on one of the casino's computers,

และคุณตัดสินใจจะเล่นเกม ที่อยู่ในคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งของคาสิโน

just like you might play solitaire or chess.

ประมาณว่าคุณจะเล่นเรียงไพ่หรือหมากรุก

The computer can make moves in the game, just like a human player.

คอมพิวเตอร์สามารถเดินเกม ได้เหมือนกับผู้เล่นที่เป็นมนุษย์

This is a coin game.

นี่เป็นเกมเหรียญ

It starts with a coin showing heads,

มันเริ่มต้นด้วยเหรียญหนึ่ง ที่หงายด้านหัวขึ้น

and the computer will play first.

และคอมพิวเตอร์จะเริ่มเล่นก่อน

It can choose to flip the coin or not,

มันสามารถเลือกที่จะพลิกหรือ ไม่พลิกด้านเหรียญก็ได้

but you don't get to see the outcome.

แต่คุณจะไม่เห็นผลที่มันเลือก

Next, it's your turn.

ต่อไปก็เป็นตาของคุณ

You can also choose to flip the coin or not,

คุณก็สามารถเลือกที่จะพลิกเหรียญ หรือไม่ก็ได้

and your move will not be revealed to your opponent, the computer.

และการเดินของคุณจะไม่ถูกเปิดเผยต่อคู่แข่ง ซึ่งก็คือคอมพิวเตอร์

Finally, the computer plays again, and can flip the coin or not,

สุดท้าย คอมพิวเตอร์ก็เล่นอีกครั้ง และจะพลิกเหรียญหรือไม่ก็ได้

and after these three rounds,

และหลังจากสามรอบนี้แล้ว

the coin is revealed,

เหรียญก็จะแสดงออกมาให้เห็น

and if it is heads, the computer wins,

และถ้าออกมาเป็นหัว คอมพิวเตอร์ก็ชนะ

if it's tails, you win.

แต่ถ้าเป็นก้อย คุณก็ชนะ

So it's a pretty simple game,

มันจึงเป็นเกมที่ง่ายมาก

and if everybody plays honestly, and the coin is fair,

และหากว่าทุกคนเล่นอย่างตรงไปตรงมา และเหรียญก็เที่ยงตรง

then you have a 50 percent chance of winning this game.

คุณก็มีโอกาส 50 เปอร์เซ็นต์ที่จะชนะ

And to confirm that,

และเพื่อที่จะยืนยันในเรื่องนั้น

I asked my students to play this game on our computers,

ฉันได้ขอให้ลูกศิษย์ เล่นเกมนี้กับคอมพิวเตอร์ของเรา

and after many, many tries,

หลังจากที่ได้ลองเล่นหลายครั้ง

their winning rate ended up being 50 percent, or close to 50 percent,

อัตราการชนะก็จบที่ 50 เปอร์เซ็นต์หรือใกล้เคียง

as expected.

ตามที่ได้คาดไว้

Sounds like a boring game, right?

ฟังดูเป็นเกมที่น่าเบื่อใช่ไหมคะ

But what if you could play this game on a quantum computer?

แต่ถ้าคุณเล่นเกมนี้ กับคอมพิวเตอร์ควอนตัมล่ะ

Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers,

คาสิโนในลาสเวกัส ไม่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัม

as far as I know,

เท่าที่ฉันรู้มา

but IBM has built a working quantum computer.

แต่ไอบีเอ็มได้สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม ที่ใช้งานได้จริง

Here it is.

นี่แหละค่ะ

But what is a quantum computer?

แล้วคอมพิวเตอร์ควอนตัมคืออะไรคะ?

Well, quantum physics describes

ฟิสิกส์ควอนตัมได้อธิบาย

the behavior of atoms and fundamental particles,

พฤติกรรมของอะตอม และอนุภาคมูลฐาน

like electrons and photons.

เช่น อิเล็กตรอน และ โปรตรอน

So a quantum computer operates

คอมพิวเตอร์ควอนตัมจึงทำงาน

by controlling the behavior of these particles,

โดยควบคุมพฤติกรรมของอนุภาคเหล่านี้

but in a way that is completely different from our regular computers.

แต่เป็นในแบบที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง จากคอมพิวเตอร์ปกติของเรา

So a quantum computer is not just a more powerful version

คอมพิวเตอร์ควอนตัมจึงไม่เป็นเพียง รูปแบบที่ทรงพลังกว่า

of our current computers,

คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันของเรา

just like a light bulb is not a more powerful candle.

เหมือนหลอดไฟ ซึ่งไม่ใช่เทียนไขที่สว่างกว่า

You cannot build a light bulb by building better and better candles.

คุณไม่สามารถสร้างหลอดไฟ โดยการสร้างเทียนไขให้ดีขึ้นเรื่อย ๆ

A light bulb is a different technology,

หลอดไฟเป็นเทคโนโลยีที่แตกต่างออกไป

based on deeper scientific understanding.

มีพื้นฐานบนความเข้าใจ ในวิทยาศาสตร์ที่ลึกซึ้ง

Similarly, a quantum computer is a new kind of device,

ในทำนองเดียวกัน คอมพิวเตอร์ควอนตัม เป็นเครื่องมือแบบใหม่

based on the science of quantum physics,

ซึ่งมีพื้นฐานอยู่บนวิทยาศาสตร์ สาขาควอนตัมฟิสิกส์

and just like a light bulb transformed society,

และเหมือนกับหลอดไฟที่ได้เปลี่ยนสังคม

quantum computers have the potential to impact

คอมพิวเตอร์ควอนตัม ก็มีศักยภาพที่จะส่งผลกระทบ

so many aspects of our lives,

ต่อด้านต่าง ๆ ของชีวิตเรา

including our security needs, our health care and even the internet.

รวมถึงความต้องการความปลอดภัย การดูแลสุขภาพ และแม้กระทั่งอินเทอร์เน็ต

So companies all around the world are working to build these devices,

ดังนั้นบริษัททั่วโลก จึงกำลังสร้างเครื่องมือเหล่านี้อยู่

and to see what the excitement is all about,

และเพื่อให้เห็นว่าเรื่องนี้ น่าตื่นเต้นอย่างไร

let's play our game on a quantum computer.

มาเล่นเกมของเราบนเครื่องคอมพิวเตอร์ควอนตัมกัน

So I can log into IBM's quantum computer from right here,

ฉันสามารถเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัม ของไอบีเอ็มได้จากที่นี่

which means I can play the game remotely,

ซึ่งหมายความว่า ฉันเล่นเกมนี้ได้จากทางไกล

and so can you.

คุณก็ทำได้เช่นกัน

To make this happen, you may remember getting an email ahead of time, from TED,

เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ คุณอาจจำได้ว่า ก่อนหน้านี้เคยได้รับอีเมลจาก TED

asking you whether you would choose to flip the coin or not,

ที่ถามคุณว่า คุณจะเลือกที่จะพลิกเหรียญหรือไม่

if you played the game.

ถ้าคุณได้เล่นเกมนี้ไปแล้ว

Well, actually, we asked you to choose between a circle or a square.

จริง ๆ แล้ว เราถามคุณว่าจะเลือกอะไร ระหว่างวงกลมกับสี่เหลี่ยมจัตุรัส

You didn't know it, but your choice of circle meant "flip the coin,"

ตอนนั้นคุณไม่รู้ แต่การเลือกวงกลมนั้นหมายถึง “พลิกเหรียญ”

and your choice of square was "don't flip."

และการเลือกสี่เหลี่ยมจัตุรัส ก็คือ “ไม่พลิก”

We received 372 responses.

เราได้รับ 372 คำตอบ

Thank you.

ขอบคุณค่ะ

That means we can play 372 games against the quantum computer

นั่นแปลว่า เราแข่งกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม ได้ 372 เกม

using your choices.

โดยใช้ตัวเลือกของคุณ

And it's a pretty fast game to play,

และมันก็เป็นเกมที่เล่นได้เร็วมาก

so I can show you the results right here.

ฉันจึงสามารถแสดงผลให้คุณเห็นได้ตรงนี้เลย

Unfortunately, you didn't do very well.

แย่หน่อย คุณเล่นได้ไม่ดีนัก

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

The quantum computer won almost every game.

คอมพิวเตอร์ควอนตัมชนะไปเกือบทุกเกม

It lost a few only because of operational errors in the computer.

มันแพ้แค่ไม่กี่เกม เพราะความผิดพลาดในการทำงานของเครื่อง

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

So how did it achieve this amazing winning streak?

แล้วมันชนะแบบต่อเนื่อง อย่างน่าประหลาดใจได้อย่างไร

It seems like magic or cheating,

มันเหมือนมีเวทย์มนต์หรือมีการโกง

but actually, it's just quantum physics in action.

แต่จริง ๆ แล้ว เป็นเพียงการทำงาน ของควอนตัมฟิสิกส์

Here's how it works.

นี่คือการทำงานของมัน

A regular computer simulates heads or tails of a coin as a bit,

คอมพิวเตอร์ทั่วไปจำลองหัวหรือก้อยของเหรียญ เป็นบิท

a zero or a one,

คือ เลขศูนย์ หรือ เลขหนึ่ง

or a current flipping on and off inside your computer chip.

อีกนัยหนึ่งคือการพลิกเปิดปิด ภายในแผงวงจรคอมพิวเตอร์

A quantum computer is completely different.

คอมพิวเตอร์ควอนตัมแตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง

A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity.

บิทของควอนตัมมีเอกลักษณ์ ในการไม่เป็นสองด้านและมีความลื่นไหล

It can exist in a superposition, or a combination of zero and one,

มันสามารถมีตัวตนอยู่ในการซ้อนทับ หรือการรวมตัวของเลขศูนย์และหนึ่ง

with some probability of being zero and some probability of being one.

พร้อมโอกาสบางส่วนที่จะเป็นเลขศูนย์ และโอกาสบางส่วนที่จะเป็นเลขหนึ่ง

In other words, its identity is on a spectrum.

พูดอีกอย่างหนึ่งคือ เอกลักษณ์ของมันมั้นอยู่บนแถบ

For example, it could have a 70 percent chance of being zero

ตัวอย่างเช่น มีโอกาส 70 เปอร์เซ็นต์ ที่จะเป็นเลขศูนย์

and a 30 percent chance of being one

และ 30 เปอร์เซ็นต์ที่จะเป็นเลขหนึ่ง

or 80-20 or 60-40.

หรือไม่ก็ 80-20 หรือ 60-40

The possibilities are endless.

ความเป็นไปได้ที่ว่านั้น ไม่มีสิ้นสุด

The key idea here

แนวคิดสำคัญอยู่ที่ว่า

is that we have to give up on precise values of zero and one

เราต้องยกเลิกค่าที่แน่นอนของเลขศูนย์และหนึ่ง

and allow for some uncertainty.

และยอมให้มีความไม่แน่นอนอยู่บ้าง

So during the game,

ดังนั้นในระหว่างเล่นเกม

the quantum computer creates this fluid combination of heads and tails,

คอมพิวเตอร์ควอนตัมก็จะสร้าง การรวมตัวที่ลื่นไหลของหัวและก้อย

zero and one,

หรือเลขศูนย์และหนึ่ง

so that no matter what the player does,

เพื่อที่ว่าไม่ว่าผู้เล่นเกมจะทำอะไรก็ตาม

flip or no flip,

พลิกเหรียญหรือไม่พลิก

the superposition remains intact.

การซ้อนทับนั้นก็ยังคงอยู่

It's kind of like stirring a mixture of two fluids.

คล้ายกับการกวนส่วนผสมของของเหลวสองอย่าง

Whether or not you stir, the fluids remain in a mixture,

ไม่ว่าคุณจะกวนมันหรือไม่ก็ตาม ของเหลวสองสิ่งนั้นก็ยังอยู่ในส่วนผสม

but in its final move,

แต่ในจุดหมายปลายทางของมัน

the quantum computer can unmix the zero and one,

คอมพิวเตอร์ควอนตัมก็สามารถแยกส่วนผสม ของศูนย์และหนึ่งออกจากกัน

perfectly recovering heads so that you lose every time.

และเอาพลิกหัวกลับคืนมาได้อย่างสมบูรณ์ เพื่อให้คุณแพ้ไปทุกครั้ง

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

If you think this is all a bit weird, you are absolutely right.

ถ้าคุณคิดว่าทั้งหมดนี้มันแปลกประหลาด คุณคิดถูกแล้ว

Regular coins do not exist in combinations of heads and tails.

เหรียญธรรมดานั้นไม่มีอยู่ ในการรวมตัวของหัวกับก้อย

We do not experience this fluid quantum reality

เราไม่พบเห็น ความเป็นจริงเชิงควอนตัมที่ลื่นไหลนี้

in our everyday lives.

ในชีวิตปกติทั่วไปของเรา

So if you are confused by quantum,

ดังนั้น หากคุณสับสนกับควอนตัม

don't worry, you're getting it.

ก็อย่ากังวลไป เดี๋ยวคุณจะเข้าใจเอง

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

But even though we don't experience quantum strangeness,

แต่แม้ว่า เราจะไม่พบเห็น ความแปลกประหลาดของควอนตัม

we can see its very real effects in action.

คุณสามารถเห็นผลที่แท้จริงของมันได้ ในทางปฏิบัติ

You've seen the data for yourself.

ซึ่งคุณได้เห็นข้อมูลนั้นแล้วด้วยตัวเอง

The quantum computer won

คอมพิวเตอร์ควอนตัมชนะ

because it harnessed superposition and uncertainty,

เพราะมันเกาะเกี่ยวความซ้อนทับ และความไม่แน่นอน

and these quantum properties are powerful,

และคุณสมบัติควอนตัมเหล่านี้ทรงพลัง

not just to win coin games,

ไม่ใช่เพียงเพื่อชนะเกมเหรียญ

but also to build future quantum technologies.

แต่เพื่อสร้างเทคโนโลยีควอนตัม ในอนาคตอีกด้วย

So let me give you three examples of potential applications

จึงขอยกตัวอย่างศักยภาพในการนำไปใช้ สามตัวอย่าง

that could change our lives.

ที่อาจเปลี่ยนชีวิตของเราได้

First of all, quantum uncertainty could be used to create private keys

ตัวอย่างแรก ความไม่แน่นอนเชิงควอนตัม อาจถูกนำไปใช้เพื่อสร้างรหัสส่วนตัว

for encrypting messages sent from one location to another

สำหรับเข้ารหัสข่าวสาร ที่ถูกส่งจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

so that hackers could not secretly copy the key perfectly,

เพื่อที่แฮกเกอร์จะไม่สามารถ แอบคัดลอกรหัสไปได้อย่างสมบูรณ์

because of quantum uncertainty.

เพราะความไม่แน่นอนเชิงควอนตัม

They would have to break the laws of quantum physics

พวกเขาจะต้องทำลายกฎเกณฑ์ของควอนตัมฟิสิกส์

to hack the key.

เพื่อเจาะรหัส

So this kind of unbreakable encryption is already being tested by banks

ดังนั้น การเข้ารหัสที่เจาะไม่ได้นี้ กำลังถูกทดสอบอยู่โดยธนาคารต่าง ๆ

and other institutions worldwide.

และสถาบันอื่น ๆ ทั่วโลก

Today, we use more than 17 billion connected devices globally.

ทุกวันนี้ เราใช้อุปกรณ์ที่เชื่อมถึงกัน กว่า 17,000 ล้านเครื่องทั่วโลก

Just imagine the impact quantum encryption could have in the future.

ลองจินตนาการถึงผลกระทบ ของการเข้ารหัสแบบควอนตัมที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต

Secondly, quantum technologies could also transform health care and medicine.

ประการที่สอง เทคโนโลยีควอนตัมอาจเปลี่ยนโฉม บริหารสุขและการแพทย์

For example, the design and analysis of molecules for drug development

ตัวอย่างเช่น การออกแบบและวิเคราะห์โมเลกุล เพื่อการพัฒนาตัวยา

is a challenging problem today,

เป็นปัญหาที่ท้าทายในทุกวันนี้

and that's because exactly describing and calculating

นั่นก็เพราะว่า การอธิบาย และการคำนวณอย่างชัดเจน

all of the quantum properties of all the atoms in the molecule

ในเรื่องของคุณสมบัติเชิงควอนตัมทั้งหมด ของทุกอะตอมในโมเลกุลนั้น

is a computationally difficult task, even for our supercomputers.

เป็นงานที่คำนวณได้ยาก แม้แต่กับเครื่องซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของเรา

But a quantum computer could do better,

แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจทำได้ดีกว่า

because it operates using the same quantum properties

เพราะมันทำงานโดยใช้ คุณสมบัติควอนตัมอย่างเดียวกัน

as the molecule it's trying to simulate.

กับโมเลกุลที่มันพยายาม จะจำลองการทำงาน

So future large-scale quantum simulations for drug development

ดังนั้น การจำลองเชิงควอนตัมขนาดใหญ่ในอนาคต สำหรับการพัฒนาตัวยา

could perhaps lead to treatments for diseases like Alzheimer's,

อาจนำไปสู่การรักษาโรคต่าง ๆ เช่น อัลไซเมอร์

which affects thousands of lives.

ซึ่งส่งผลต่อชีวิตจำนวนมาก

And thirdly, my favorite quantum application

และประการที่สาม ซึ่งเป็นการ ประยุกต์ใช้ควอนตัมที่ฉันชอบ

is teleportation of information from one location to another

คือ การเคลื่อนย้ายข้อมูล จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

without physically transmitting the information.

โดยไม่ต้องส่งข้อมูลนั้นในทางกายภาพ

Sounds like sci-fi, but it is possible,

ฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่มันเป็นไปได้

because these fluid identities of the quantum particles

เพราะเอกลักษณ์ลื่นไหลของอนุภาคควอนตัม

can get entangled across space and time

สามารถเกี่ยวพันไปทั่ว ทั้งสถานที่และเวลา

in such a way that when you change something about one particle,

ในลักษณะที่การเปลี่ยนแปลงอนุภาคหนึ่ง

it can impact the other,

สามารถส่งผลต่ออีกอนุภาคหนึ่งได้

and that creates a channel for teleportation.

และจะเกิดเป็นช่องทางของการเคลื่อนย้าย

It's already been demonstrated in research labs

เรื่องนี้ได้ถูกแสดงในห้องทดลอง

and could be part of a future quantum internet.

และอาจเป็นส่วนหนึ่ง ของอินเทอร์เน็ตควอนตัมในอนาคตได้

We don't have such a network as yet,

แม้เรายังไม่มีเครือข่ายแบบนั้นในตอนนี้

but my team is working on these possibilities,

แต่ทีมงานของฉันกำลังทำงาน บนความเป็นไปได้เหล่านี้

by simulating a quantum network on a quantum computer.

โดยการจำลองเครือข่ายควอนตัม บนคอมพิวเตอร์ควอนตัม

So we have designed and implemented some interesting new protocols

ซึ่งเราได้ออกแบบและ วางวิธีการใหม่ ๆ บางอย่างที่น่าสนใจ

such as teleportation among different users in the network

เช่น การเคลื่อนย้ายระหว่างผู้ใช้ต่าง ๆ ในเครือข่ายนั้น

and efficient data transmission

และการส่งต่อข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ

and even secure voting.

แม้แต่การลงคะแนนเสียงที่ปลอดภัย

So it's a lot of fun for me, being a quantum physicist.

มันจึงสนุกมากสำหรับฉัน ในฐานะที่เป็นนักฟิสิกส์ควอนตัม

I highly recommend it.

ขอแนะนำวิชานี้อย่างยิ่ง

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

We get to be explorers in a quantum wonderland.

เราสามารถเป็นนักสำรวจ ในโลกมหัศจรรย์ควอนตัม

Who knows what applications we will discover next.

ใครจะรู้ว่าเราจะค้นพบการประยุกต์ใช้งาน ต่อไปในด้านไหน

We must tread carefully and responsibly

เราต้องย่างก้าวอย่างระมัดระวัง และอย่างรับผิดชอบ

as we build our quantum future.

ขณะที่สร้างอนาคตควอนตัมของเรา

And for me, personally,

และสำหรับฉัน โดยส่วนตัวแล้ว

I don't see quantum physics as a tool just to build quantum computers.

ฉันไม่ได้มองว่าควอนตัมฟิสิกส์เป็นเครื่องมือ ใช้สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่านั้น

I see quantum computers as a way for us to probe the mysteries of nature

ฉันมองคอมพิวเตอร์ควอนตัม เป็นหนทางสืบเสาะความลี้ลับของธรรมชาติ

and reveal more about this hidden world outside of our experiences.

และเผยโลกที่ซ่อนเร้นอยู่นอกการรับรู้ของเรา ให้กระจ่างยิ่งขึ้น

How amazing that we humans,

น่าประหลาดใจแค่ไหน ที่มนุษย์อย่างเรา

with our relatively limited access to the universe,

ซึ่งสามารถเข้าถึงจักรวาล ได้อย่างจำกัด

can still see far beyond our horizons

กลับมองเห็นได้ไกลกว่าขอบฟ้าของเรา

just using our imagination and our ingenuity.

เพียงแค่ใช้จินตนาการ และอัจฉริยภาพ

And the universe rewards us

และจักรวาลก็ให้รางวัลกับเรา

by showing us how incredibly interesting and surprising it is.

โดยการแสดงให้เห็นว่า มันน่าสนใจ และน่าประหลาดใจอย่างเหลือเชื่อเพียงไหน

The future is fundamentally uncertain,

อนาคตนั้น โดยพื้นฐานแล้วไม่แน่นอน

and to me, that is certainly exciting.

แต่สำหรับฉันแล้ว นั่นคือความตื่นเต้นอย่างแท้จริง

Thank you.

ขอบคุณค่ะ

(Applause)

(เสียงปรบมือ)