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?

1

ผลของควอนตัมในระดับมหภาค

เคมีทั้งหมด

การส่องสว่างของดวงอาทิตย์

เลเซอร์

สมาร์ทโฟน?

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

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