การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม: การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาด

การคำนวณเชิงควอนตัม (Quantum computing) ให้คำมั่นว่าจะปฏิวัติวงการต่างๆ ตั้งแต่การแพทย์และวัสดุศาสตร์ไปจนถึงการเงินและปัญญาประดิษฐ์ อย่างไรก็ตาม ความเปราะบางโดยธรรมชาติของข้อมูลควอนตัมซึ่งถูกจัดเก็บในคิวบิต (qubits) ถือเป็นอุปสรรคสำคัญ ซึ่งแตกต่างจากบิตแบบดั้งเดิม คิวบิตมีความอ่อนไหวต่อสัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งนำไปสู่ข้อผิดพลาดที่สามารถทำให้การคำนวณควอนตัมไร้ประโยชน์ได้อย่างรวดเร็ว นี่คือจุดที่การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม (Quantum Error Correction - QEC) เข้ามามีบทบาท โพสต์นี้จะให้ภาพรวมที่ครอบคลุมของ QEC โดยสำรวจหลักการพื้นฐาน แนวทางต่างๆ และความท้าทายที่กำลังดำเนินอยู่ในการบรรลุการคำนวณควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาด

ความเปราะบางของข้อมูลควอนตัม: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการสลายความพร้อมเพรียง

คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมใช้บิต (bits) ซึ่งแทนด้วย 0 หรือ 1 ในทางกลับกัน คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้คิวบิต (qubits) คิวบิตสามารถอยู่ในสถานะซ้อนทับ (superposition) ของ 0 และ 1 ได้พร้อมกัน ทำให้มีพลังการคำนวณเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณ การซ้อนทับนี้ ควบคู่ไปกับปรากฏการณ์การพัวพันเชิงควอนตัม (quantum entanglement) คือสิ่งที่ทำให้อัลกอริทึมควอนตัมสามารถทำงานได้ดีกว่าอัลกอริทึมแบบดั้งเดิม

อย่างไรก็ตาม คิวบิตมีความไวต่อสภาพแวดล้อมอย่างไม่น่าเชื่อ การมีปฏิสัมพันธ์ใดๆ กับสิ่งรอบข้าง เช่น สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เล็ดลอดเข้ามาหรือความผันผวนของอุณหภูมิ สามารถทำให้สถานะของคิวบิตพังทลายลงได้ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า การสลายความพร้อมเพรียง (decoherence) การสลายความพร้อมเพรียงทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณ และหากไม่ได้รับการตรวจสอบ ข้อผิดพลาดเหล่านี้สามารถสะสมอย่างรวดเร็วและทำลายข้อมูลควอนตัมได้ ลองจินตนาการถึงการพยายามทำหัตถการผ่าตัดที่ละเอียดอ่อนด้วยมือที่สั่นเทา ผลลัพธ์ที่ได้ย่อมไม่น่าจะประสบความสำเร็จ QEC มีเป้าหมายเพื่อมอบสิ่งที่เทียบเท่ากับมือที่มั่นคงสำหรับการคำนวณควอนตัม

หลักการของการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม

หลักการพื้นฐานเบื้องหลัง QEC คือการเข้ารหัสข้อมูลควอนตัมในลักษณะซ้ำซ้อน คล้ายกับวิธีการทำงานของรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม การคัดลอกคิวบิตโดยตรงนั้นเป็นสิ่งต้องห้ามตามทฤษฎีบทห้ามโคลน (no-cloning theorem) ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม ดังนั้น เทคนิค QEC จึงเข้ารหัสคิวบิตเชิงตรรกะ (logical qubit) เพียงหนึ่งเดียว ซึ่งแทนข้อมูลจริง ไปยังคิวบิตทางกายภาพ (physical qubits) หลายตัวอย่างชาญฉลาด ความซ้ำซ้อนนี้ช่วยให้เราสามารถตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดได้โดยไม่ต้องวัดคิวบิตเชิงตรรกะที่เข้ารหัสโดยตรง ซึ่งจะทำลายสถานะการซ้อนทับของมัน

นี่คือการเปรียบเทียบอย่างง่าย: ลองจินตนาการว่าคุณต้องการส่งข้อความสำคัญ (ข้อมูลควอนตัม) แทนที่จะส่งโดยตรง คุณเข้ารหัสโดยใช้รหัสลับที่กระจายข้อความไปตามจดหมายทางกายภาพหลายฉบับ หากจดหมายบางฉบับเสียหายระหว่างการส่ง ผู้รับยังคงสามารถสร้างข้อความดั้งเดิมขึ้นมาใหม่ได้โดยการวิเคราะห์จดหมายที่ไม่เสียหายที่เหลืออยู่และใช้คุณสมบัติของรูปแบบการเข้ารหัส

แนวคิดสำคัญในการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม

• การเข้ารหัส (Encoding): กระบวนการจับคู่คิวบิตเชิงตรรกะหนึ่งตัวไปยังคิวบิตทางกายภาพหลายตัว
• การวัดซินโดรม (Syndrome Measurement): การวัดผลเพื่อตรวจจับการมีอยู่และประเภทของข้อผิดพลาดโดยไม่ทำให้สถานะควอนตัมที่เข้ารหัสพังทลายลง การวัดเหล่านี้จะเปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้น แต่จะไม่เปิดเผยสถานะของคิวบิตเชิงตรรกะที่เข้ารหัส
• การแก้ไขข้อผิดพลาด (Error Correction): การใช้เกตควอนตัม (quantum gates) ที่เฉพาะเจาะจงตามผลการวัดซินโดรม เพื่อย้อนกลับผลกระทบของข้อผิดพลาดที่ตรวจพบและคืนค่าคิวบิตเชิงตรรกะที่เข้ารหัสกลับสู่สถานะเดิม
• การทนทานต่อความผิดพลาด (Fault Tolerance): การออกแบบรูปแบบ QEC และเกตควอนตัมที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดในตัวเอง สิ่งนี้สำคัญมากเนื่องจากการดำเนินการที่เกี่ยวข้องกับการแก้ไขข้อผิดพลาดก็สามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดได้เช่นกัน

ตัวอย่างรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม

มีการพัฒนารหัส QEC ที่แตกต่างกันหลายรหัส ซึ่งแต่ละรหัสก็มีจุดแข็งและจุดอ่อนของตัวเอง ตัวอย่างที่น่าสนใจบางส่วน ได้แก่:

รหัสของชอร์ (Shor Code)

หนึ่งในรหัส QEC ยุคแรกๆ คือรหัสของชอร์ ซึ่งใช้คิวบิตทางกายภาพเก้าตัวเพื่อเข้ารหัสคิวบิตเชิงตรรกะหนึ่งตัว สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดของคิวบิตเดี่ยวได้ทุกรูปแบบ แม้ว่าจะมีความสำคัญในเชิงประวัติศาสตร์ แต่ก็ไม่มีประสิทธิภาพเท่าใดนักเมื่อเทียบกับรหัสที่ทันสมัยกว่า

รหัสของสทีน (Steane Code)

รหัสของสทีนเป็นรหัสเจ็ดคิวบิตที่สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดของคิวบิตเดี่ยวได้ทุกรูปแบบ เป็นรหัสที่มีประสิทธิภาพมากกว่ารหัสของชอร์และมีพื้นฐานมาจากรหัสแฮมมิง (Hamming codes) แบบดั้งเดิม ถือเป็นรากฐานสำคัญในการทำความเข้าใจวิธีปกป้องสถานะควอนตัม ลองจินตนาการถึงการส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายที่มีสัญญาณรบกวน รหัสของสทีนเปรียบเสมือนการเพิ่มบิตตรวจสอบ (checksum bits) พิเศษที่ช่วยให้ผู้รับสามารถระบุและแก้ไขข้อผิดพลาดบิตเดียวในข้อมูลที่ได้รับได้

รหัสพื้นผิว (Surface Codes)

รหัสพื้นผิวเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับ QEC ในทางปฏิบัติ เป็นรหัสเชิงทอพอโลยี (topological codes) ซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติการแก้ไขข้อผิดพลาดนั้นขึ้นอยู่กับทอพอโลยีของพื้นผิว (โดยทั่วไปเป็นตาราง 2 มิติ) รหัสเหล่านี้มีเกณฑ์ความคลาดเคลื่อน (error threshold) สูง หมายความว่าสามารถทนต่ออัตราความผิดพลาดที่ค่อนข้างสูงในคิวบิตทางกายภาพได้ การจัดเรียงของมันยังเหมาะกับการนำไปใช้กับคิวบิตตัวนำยิ่งยวด (superconducting qubits) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีชั้นนำในการคำนวณเชิงควอนตัม ลองนึกถึงการเรียงกระเบื้องบนพื้น รหัสพื้นผิวก็เหมือนกับการเรียงกระเบื้องเหล่านี้ในรูปแบบเฉพาะที่ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย (ข้อผิดพลาด) สามารถระบุและแก้ไขได้อย่างง่ายดายโดยดูจากกระเบื้องโดยรอบ

รหัสเชิงทอพอโลยี (Topological Codes)

รหัสเชิงทอพอโลยี เช่นเดียวกับรหัสพื้นผิว เข้ารหัสข้อมูลควอนตัมในลักษณะที่ทนทานต่อการรบกวนในระดับท้องถิ่น คิวบิตเชิงตรรกะถูกเข้ารหัสในคุณสมบัติโดยรวมของระบบ ทำให้มีความอ่อนไหวต่อข้อผิดพลาดที่เกิดจากสัญญาณรบกวนในระดับท้องถิ่นน้อยลง รหัสเหล่านี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาด เนื่องจากให้การป้องกันระดับสูงต่อข้อผิดพลาดที่เกิดจากความไม่สมบูรณ์ของฮาร์ดแวร์ทางกายภาพ

ความท้าทายของการทนทานต่อความผิดพลาด

การบรรลุการทนทานต่อความผิดพลาดอย่างแท้จริงในการคำนวณเชิงควอนตัมเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ ไม่เพียงแต่ต้องพัฒนารหัส QEC ที่แข็งแกร่งเท่านั้น แต่ยังต้องแน่ใจว่าเกตควอนตัมที่ใช้ในการคำนวณและแก้ไขข้อผิดพลาดนั้นทนทานต่อความผิดพลาดในตัวเองด้วย ซึ่งหมายความว่าเกตต้องได้รับการออกแบบในลักษณะที่แม้ว่าจะเกิดข้อผิดพลาดขึ้น ข้อผิดพลาดเหล่านั้นจะไม่แพร่กระจายและทำลายการคำนวณทั้งหมด

ลองพิจารณาสายการผลิตในโรงงานที่แต่ละสถานีแทนเกตควอนตัม การทนทานต่อความผิดพลาดเปรียบเสมือนการทำให้แน่ใจว่าแม้สถานีหนึ่งจะทำผิดพลาดเป็นครั้งคราว (ทำให้เกิดข้อผิดพลาด) คุณภาพโดยรวมของผลิตภัณฑ์ยังคงสูงอยู่ เพราะสถานีถัดไปสามารถตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดเหล่านี้ได้

เกณฑ์ความคลาดเคลื่อนและการขยายขนาด

พารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับรหัส QEC ใดๆ คือเกณฑ์ความคลาดเคลื่อน (error threshold) เกณฑ์ความคลาดเคลื่อนคืออัตราความผิดพลาดสูงสุดที่คิวบิตทางกายภาพสามารถมีได้ในขณะที่ยังคงสามารถคำนวณควอนตัมได้อย่างน่าเชื่อถือ หากอัตราความผิดพลาดเกินเกณฑ์ รหัส QEC จะไม่สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และการคำนวณจะไม่น่าเชื่อถือ

ความสามารถในการขยายขนาด (Scalability) เป็นอีกหนึ่งความท้าทายที่สำคัญ การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประโยชน์จะต้องใช้คิวบิตทางกายภาพหลายล้านหรือหลายพันล้านตัว การนำ QEC มาใช้ในขนาดใหญ่เช่นนี้จะต้องมีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านเทคโนโลยีคิวบิต ระบบควบคุม และอัลกอริทึมการแก้ไขข้อผิดพลาด ลองจินตนาการถึงการสร้างอาคารขนาดใหญ่ ความสามารถในการขยายขนาดในการคำนวณเชิงควอนตัมก็เหมือนกับการทำให้แน่ใจว่าฐานรากและความสมบูรณ์ของโครงสร้างอาคารสามารถรองรับน้ำหนักและความซับซ้อนของทุกชั้นและทุกห้องได้

การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมในแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ควอนตัมต่างๆ

QEC กำลังได้รับการวิจัยและพัฒนาอย่างแข็งขันในแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ควอนตัมต่างๆ ซึ่งแต่ละแพลตฟอร์มก็มีความท้าทายและโอกาสที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเอง:

คิวบิตตัวนำยิ่งยวด (Superconducting Qubits)

คิวบิตตัวนำยิ่งยวดคืออะตอมเทียมที่ทำจากวัสดุตัวนำยิ่งยวด ปัจจุบันเป็นหนึ่งในแพลตฟอร์มที่ล้ำหน้าและมีการพัฒนาอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับการคำนวณเชิงควอนตัม การวิจัย QEC ในคิวบิตตัวนำยิ่งยวดมุ่งเน้นไปที่การนำรหัสพื้นผิวและรหัสเชิงทอพอโลยีอื่นๆ มาใช้โดยใช้อาร์เรย์ของคิวบิตที่เชื่อมต่อกัน บริษัทต่างๆ เช่น Google, IBM และ Rigetti กำลังลงทุนอย่างหนักในแนวทางนี้

ไอออนกักขัง (Trapped Ions)

ไอออนกักขังใช้อะตอมเดี่ยวที่มีประจุไฟฟ้า (ไอออน) ที่ถูกกักและควบคุมโดยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า ไอออนกักขังมีความเที่ยงตรงสูงและมีเวลาความพร้อมเพรียง (coherence times) ที่ยาวนาน ทำให้เป็นที่น่าสนใจสำหรับ QEC นักวิจัยกำลังสำรวจรูปแบบ QEC ต่างๆ ที่เหมาะสมกับสถาปัตยกรรมไอออนกักขัง IonQ เป็นบริษัทชั้นนำในสาขานี้

คิวบิตเชิงแสง (Photonic Qubits)

คิวบิตเชิงแสงใช้โฟตอน (อนุภาคของแสง) เพื่อเข้ารหัสข้อมูลควอนตัม คิวบิตเชิงแสงมีข้อดีในด้านความพร้อมเพรียงและการเชื่อมต่อ ทำให้มีศักยภาพในการสื่อสารควอนตัมทางไกลและการคำนวณควอนตัมแบบกระจาย QEC ในคิวบิตเชิงแสงเผชิญกับความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดและเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวที่มีประสิทธิภาพ บริษัทอย่าง Xanadu กำลังบุกเบิกแนวทางนี้

อะตอมที่เป็นกลาง (Neutral Atoms)

อะตอมที่เป็นกลางใช้อะตอมเดี่ยวที่เป็นกลางที่ถูกกักไว้ในโครงข่ายแสง (optical lattices) ให้ความสมดุลระหว่างความพร้อมเพรียง การเชื่อมต่อ และความสามารถในการขยายขนาด นักวิจัยกำลังพัฒนารูปแบบ QEC ที่ปรับให้เข้ากับลักษณะเฉพาะของคิวบิตอะตอมที่เป็นกลาง ColdQuanta เป็นผู้เล่นหลักในด้านนี้

ผลกระทบของการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม

การพัฒนาและการนำ QEC ไปใช้งานให้ประสบความสำเร็จจะส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่ออนาคตของการคำนวณเชิงควอนตัม ซึ่งจะช่วยให้เราสามารถสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาดที่สามารถรันอัลกอริทึมควอนตัมที่ซับซ้อนได้อย่างน่าเชื่อถือ ปลดล็อกศักยภาพสูงสุดในการแก้ปัญหาที่ปัจจุบันคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้บางส่วน ได้แก่:

• การค้นพบยาและวัสดุศาสตร์: การจำลองโมเลกุลและวัสดุด้วยความแม่นยำที่ไม่เคยมีมาก่อน เพื่อเร่งการค้นพบยาและวัสดุใหม่ๆ ที่มีคุณสมบัติตามต้องการ ตัวอย่างเช่น การจำลองพฤติกรรมของโปรตีนที่ซับซ้อนเพื่อออกแบบยาที่สามารถจับกับมันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• แบบจำลองทางการเงิน: การพัฒนาแบบจำลองทางการเงินที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการบริหารความเสี่ยง การเพิ่มประสิทธิภาพพอร์ตการลงทุน และการตรวจจับการฉ้อโกง ตัวอย่างเช่น การใช้อัลกอริทึมควอนตัมเพื่อกำหนดราคาอนุพันธ์ทางการเงินที่ซับซ้อนได้แม่นยำยิ่งขึ้น
• วิทยาการเข้ารหัสลับ (Cryptography): การทำลายอัลกอริทึมการเข้ารหัสที่มีอยู่และพัฒนาโปรโตคอลการเข้ารหัสลับใหม่ที่ทนทานต่อควอนตัมเพื่อรักษาความปลอดภัยของข้อมูลที่ละเอียดอ่อน อัลกอริทึมของชอร์ ซึ่งเป็นอัลกอริทึมควอนตัม สามารถทำลายอัลกอริทึมการเข้ารหัสแบบกุญแจสาธารณะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายได้
• ปัญญาประดิษฐ์: การปรับปรุงอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องและพัฒนาเทคนิค AI ใหม่ๆ ที่สามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนในด้านต่างๆ เช่น การจดจำภาพ การประมวลผลภาษาธรรมชาติ และหุ่นยนต์ อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องควอนตัมอาจช่วยเร่งการฝึกโครงข่ายประสาทเทียมขนาดใหญ่ได้

เส้นทางข้างหน้า: การวิจัยและพัฒนา

ยังคงต้องการความพยายามในการวิจัยและพัฒนาอีกมากเพื่อเอาชนะความท้าทายของ QEC และบรรลุการคำนวณควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาด ความพยายามเหล่านี้รวมถึง:

• การพัฒนารหัส QEC ที่มีประสิทธิภาพและแข็งแกร่งยิ่งขึ้น: สำรวจรหัสใหม่ที่สามารถทนต่ออัตราความผิดพลาดที่สูงขึ้นและต้องการคิวบิตทางกายภาพต่อคิวบิตเชิงตรรกะน้อยลง
• การปรับปรุงความเที่ยงตรงและความพร้อมเพรียงของคิวบิตทางกายภาพ: ลดอัตราความผิดพลาดและยืดเวลาความพร้อมเพรียงของคิวบิตทางกายภาพผ่านความก้าวหน้าทางวัสดุศาสตร์ เทคนิคการผลิต และระบบควบคุม
• การพัฒนาเกตควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาด: การออกแบบและนำเกตควอนตัมที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดในตัวเองไปใช้
• การพัฒนาสถาปัตยกรรมการคำนวณควอนตัมที่ขยายขนาดได้: การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีคิวบิตทางกายภาพหลายล้านหรือหลายพันล้านตัว
• การพัฒนาฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม: การสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นเพื่อทำการตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดแบบเรียลไทม์

บทสรุป

การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมในทางปฏิบัติเป็นจริงได้ แม้ว่าจะยังคงมีความท้าทายที่สำคัญอยู่ แต่ความพยายามในการวิจัยและพัฒนาที่กำลังดำเนินอยู่ก็กำลังขับเคลื่อนให้สาขานี้ก้าวหน้าไปอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่เทคนิค QEC พัฒนาขึ้นและเทคโนโลยีคิวบิตดีขึ้น เราสามารถคาดหวังได้ว่าจะได้เห็นการเกิดขึ้นของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาดซึ่งจะปฏิวัติอุตสาหกรรมและสาขาวิชาวิทยาศาสตร์มากมาย การเดินทางสู่การคำนวณควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาดนั้นซับซ้อนและท้าทาย แต่ผลตอบแทนที่เป็นไปได้นั้นมหาศาล และให้คำมั่นว่าจะปลดล็อกยุคใหม่ของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์และนวัตกรรมทางเทคโนโลยี ลองจินตนาการถึงอนาคตที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาที่คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมที่ทรงพลังที่สุดก็ทำไม่ได้เป็นประจำ QEC คือกุญแจสำคัญในการปลดล็อกอนาคตนั้น

การพัฒนา QEC อาศัยความพยายามร่วมกันทั่วโลก นักวิจัยจากประเทศและภูมิหลังต่างๆ กำลังนำความเชี่ยวชาญของตนมาช่วยแก้ปัญหาความท้าทายที่ซับซ้อน ความร่วมมือระหว่างประเทศ ซอฟต์แวร์โอเพนซอร์ส และชุดข้อมูลที่ใช้ร่วมกันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเร่งความก้าวหน้าในสาขานี้ ด้วยการส่งเสริมสภาพแวดล้อมที่ร่วมมือและครอบคลุม เราจะสามารถเอาชนะอุปสรรคและปลดล็อกศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงของการคำนวณเชิงควอนตัมร่วมกันได้