Are there BIG
quantum systems?
NU Research World Café 2026 "ควอนตัมที่ไม่เล็กอีกต่อไป"
อาคารอุทยานองค์สมเด็จพระนเรศวรมหาราช
9 ธันวาคม 2025



นินนาท แดงเนียม (IF-NU)
"Macroscopic quantum tunneling" and "energy quantization" are the answers,
but what is the question?

pc: Nobel website
1
ผลของควอนตัมในระดับมหภาค

เคมีทั้งหมด

pc: Fabio Crameri
การส่องสว่างของดวงอาทิตย์
pc: NASA/Seán Doran

เลเซอร์

สมาร์ทโฟน?
pc: EThamPhoto
2
พฤติกรรมควอนตัมในระดับมหภาค?
ทุกสสารประกอบด้วยอะตอม
ทุกอะตอมประพฤติตัว
ตามกฏควอนตัม
ทุกสสารประพฤติตัว
ตามกฏควอนตัม
แต่ไม่ใช่ทุกพฤติกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ของควอนตัมจะแสดงออกมาในทุกระดับได้ เช่นการทะลุอุโมงค์ (tunneling) หรือ การซ้อนทับ (superposition) เชิงควอนตัม
3
พฤติกรรมควอนตัม
การทะลุอุโมงค์เชิงควอนตัม
(Quantum Tunneling)


ไม่ใช่กำแพงจริงๆ เป็นกำแพงของพลังงานศักย์

4
5
การซ้อนทับเชิงควอนตัม
(Quantum Superposition)

Dead OR Alive
Dead AND Alive
until observed
6

"If a tree falls in a forest and no one is around to hear it, does it make a sound?"
การซ้อนทับเชิงควอนตัมจะคงอยู่ได้ก็ต่อเมื่อไม่มีข้อมูล "รั่วไหล" ออกจากระบบนั้นๆ ไปยังโลกภายนอก
การซ้อนทับเชิงควอนตัม
(Quantum Superposition)
≈ ไม่มีการสูญเสียพลังงาน (dissipation)
↔ การเปลี่ยนแปลงในระบบผันกลับได้ (reversible)
7

Paik et al., Observation of High Coherence in Josephson Junction Qubits Measured in a Three-Dimensional Circuit QED Architecture, PRL 107, 240501 (2011).





Decoherence (การสูญเสียความเป็นควอนตัม)
พฤติกรรมควอนตัมในระดับมหภาค
8

Sir Anthony Leggett
(2003 Nobel Prize)

ปรากฏการณ์ที่มีอนุภาคจำนวนมากอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันโดยไม่มีการสูญเสียพลังงาน เช่น ของเหลวยิ่งยวด (superfluid) หรือ กระแสไฟฟ้าในตัวนำยิ่งยวด (superconductor) ยังไม่ถือว่าแสดงพฤติกรรมควอนตัมในระดับมหภาค
9
สิ่งที่นับเป็นพฤติกรรมควอนตัมในระดับมหภาค
- การซ้อนทับของสถานะมหภาค (เอนแทงเกิลเมนต์ของระบบจุลภาคจำนวนมาก) ซึ่งในยุคนั้นคาดว่าแสดงได้ยากในวงจรตัวนำยิ่งยวด (แต่ภายหลังถูกแสดงโดยทีมของ Yasunobu Nakamura)

Nakamura et al., Coherent control of macroscopic quantum states in a single-Cooper-pair box, Nature 398, 786–788 (1999).
- การทะลุอุโมงค์เชิงควอนตัมระดับมหภาค ซึ่งเป็นสิ่งที่ John Clarke, Michel Devoret และ John Martinis แสดงให้เห็น

pc: Nobel website
10

- ไม่ใช่กำแพงจริงๆ เป็นกำแพงของพลังงานศักย์
- สิ่งที่ทะลุกำแพงไม่ใช่ตำแหน่งของอนุภาคจริงๆ แต่เป็นตัวแปรมหภาคที่มี "สมการการเคลื่อนที่" เหมือนสมการการเคลื่อนที่ของอนุภาคบนกระดานซักผ้า (washboard) เอียงๆ

การทะลุอุโมงค์เชิงควอนตัมในระดับมหภาค
(Macroscopic Quantum Tunneling)
สรุป
11
- ทุกสสารประพฤติตัวตามกฏควอนตัม
- แต่ปรากฏการณ์ทางควอนตัมที่ขัดกับสามัญสำนึก เช่น การทะลุอุโมงค์ หรือ การซ้อนทับเชิงควอนตัมมักจะไม่แสดงออกในระบบใหญ่ๆ
- สาเหตุเพราะระบบที่ใหญ่มักเป็นระบบเปิดที่สูญเสียข้อมูล/พลังงานให้กับสิ่งแวดล้อมได้ง่าย
- อย่างไรก็ตาม ระบบของอนุภาคจำนวนมากที่เคลื่อนที่ได้โดยไม่สูญเสียพลังงาน เช่น ของเหลวยิ่งยวด หรือกระแสในตัวนำยิ่งยวด ก็ยังไม่ได้แสดงคุณสมบัติควอนตัมอย่างเต็มที่ (ซึ่งเป็นสิ่งที่เราต้องใช้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม เป็นต้น)
- รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2025 มอบให้นักฟิสิกส์ผู้ริเริ่มทดลองและสร้างวงจรไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวด ระบบที่แสดงสมบัติควอนตัมในระดับมหภาคได้
การซ้อนทับเชิงควอนตัม
(Quantum Superposition)

Quantum superposition in pop culture
NU Science World Cafe - 2025 Nobel Prize in Physics
By Ninnat Dangniam
NU Science World Cafe - 2025 Nobel Prize in Physics
- 39