Quantum Leap: Unang Hybrid Quantum-Photonic Chip sa Mundo

Sa pagtaas ng pamumuhunan at pagdami ng mga breakthrough, ang teknolohiyang quantum ay mas malapit na kaysa dati na maging realidad. 

Ayon sa McKinsey, ang tatlong pangunahing haligi ng teknolohiyang quantum, na kinabibilangan ng quantum computing, quantum communication, at quantum sensing, ay maaaring makalikha ng hanggang $97 billion in revenue sa buong mundo sa loob ng susunod na dekada.

Ang teknolohiya ay humahawak sa mga prinsipyo ng quantum mechanics upang lumikha ng mga makabagong teknolohiya na lampas sa kakayahan ng mga klasikong teknolohiya.

Isa sa mga pangakong paraan upang paunlarin ang mga quantum technology ay sa pamamagitan ng photonics. Ito ay dahil sa likas nitong pagkakatugma sa mga optical interconnects para sa pamamahagi ng entanglement, ang katatagan nito laban sa decoherence sa room temperature, at ang kakayahang paliitin ito sa anyong chip-scale.

Ang photonics ay ang agham ng liwanag (photons) at humahawak sa pagbuo, pagtuklas, at pagmamanipula ng liwanag para sa iba’t ibang aplikasyon.

Para sa mga quantum‑photonic system, ang silicon photonics ang nag-aalok ng pinaka‑scalable na platform. Maaari itong itayo gamit ang mga teknik sa semiconductor fabrication na binuo sa complementary metal‑oxide‑semiconductor (CMOS) micro‑electronics industry, na kasalukuyang gumagawa ng mga chip sa malakihang sukat.

Habang ang silicon photonics ay maaaring magamit sa lalong madaling panahon upang lumikha ng napakaraming physical qubits, na kinakailangan para makamit ang kapaki-pakinabang na quantum information processing sa miniaturized na optical devices para sa pagbuo at pagmamanipula ng quantum states ng liwanag, ang aktwal na paggawa ng mga silicon quantum‑photonic integrated circuits ay nagdudulot ng seryosong hamon.

Ang mga isyu ay may kaugnayan sa thermal crosstalk, free‑carrier at self‑heating nonlinearities, at ang pangangailangang pamahalaan ang matinding sensitibidad sa anumang pagbabago sa temperatura at proseso. 

Ang katotohanan ay para sa mga silicon quantum photonic device na gumana nang maayos, kailangan nila ng patuloy na pagmamanman pati na rin ng kontrol ng mga electronic circuit. Kaya, ang malalaking off‑chip electronics ay ginamit, na bahagyang tinugunan ang mga isyu, ngunit nagdulot din ito ng pagkawala ng maraming benepisyo ng isang chip‑scale platform. 

Upang maisakatuparan ang buong potensyal ng silicon photonics bilang platform para sa quantum information processing, kailangan nating lutasin ang bottleneck ng klasikong kontrol.

Kaya, isang interdisciplinary na koponan ng mga mananaliksik ang nagpakilala ng electronic‑photonic quantum system‑on‑chip. Ito ay ginawa sa isang commercial 45‑nm CMOS microelectronics foundry.

Ito ang kauna‑unang hybrid chip sa mundo na pinagsasama ang electronics, photonics, at quantum power. 

Ang paggamit ng CMOS ay nagpapatingkad sa pananaliksik. Ang semiconductor technology na ito ay pundasyon ng modernong electronics. Ang mga kumpanyang tulad ng Samsung, Sony, Intel (INTC ), at TSMC ay gumagamit nito upang mass‑produce ang mga electronics.

Ang 45 nm node, samantala, ay napatunayan at cost‑effective. Ito rin ay compatible sa malawak na imprastruktura ng silicon manufacturing.

Ang kanilang ganap na integrated, modular control approach, ayon sa koponan, “nagbubukas ng daan para sa silicon quantum photonics upang maabot ang napakalaking sukat na kinakailangan para sa mga susunod na henerasyon ng quantum information systems.”

Interdisciplinary Collaboration Pushes Quantum Tech Closer to Reality

Ang pinakabagong pag-aaral, na nagmamarka ng isang malaking breakthrough sa quantum technology, ay isinagawa ng mga mananaliksik mula sa UC Berkeley, Boston University, at Northwestern University.

“Ang uri ng interdisciplinary collaboration na kinakailangan ng gawaing ito ay eksaktong kailangan upang ilipat ang mga quantum system mula sa laboratoryo patungo sa scalable na mga platform. Hindi namin ito magagawa kung wala ang pinagsamang pagsisikap sa electronics, photonics, at quantum measurement.”

– Prem Kumar, propesor ng electrical at computer engineering sa Northwestern

Ang pananaliksik ay sinuportahan ng National Science Foundation. Inilathala sa Nature Electronics, ang pag-aaral ay naglalarawan ng system¹ na matagumpay na nag‑integrate ng quantum light sources at stabilizing electronics sa isang solong silicon chip, na ginawa gamit ang standard na 45‑nm semiconductor process.

Ang kombinasyong ito ang nagbibigay-daan sa chip na patuloy na lumikha ng mga stream ng magkakaugnay na photon pairs, na siyang pundasyon ng iba’t ibang quantum application.

Bawat silicon chip ay may array ng “quantum light factories”, kabuuang labindalawang independent na quantum light sources na pinapagana ng laser light. Nakasalalay din ang mga ito sa microring resonators para lumikha ng photon pairs. Ang bawat isa sa mga source na ito ay may sukat na mas mababa sa isang milimetro sa bawat direksyon.

Ito ay nagmamarka ng isang malaking hakbang patungo sa pag‑develop ng mas komplikadong quantum system na binubuo ng maraming interconnected na chip at mass production ng “quantum light factory” chips. Ayon kay senior study author Miloš Popović, associate professor ng electrical at computer engineering sa BU:

“Ang quantum computing, communication, at sensing ay nasa dekada‑taong landas mula konsepto hanggang realidad. Ito ay isang maliit na hakbang sa landas na iyon—ngunit mahalaga, dahil ipinapakita nito na maaari tayong mag‑build ng repeatable, controllable na quantum system sa commercial semiconductor foundries.”

Sa kasalukuyan, sa maagang yugto ng pag‑develop, ang quantum technology ay naiiba sa umiiral na mga computer, na gumagamit ng klasikong bits na zero o isa, sa pamamagitan ng paggamit ng quantum bits (qubits).

Ang mga qubit na ito ay maaaring umiral sa superposition ng parehong estado nang sabay, na nagbibigay-daan sa mga quantum computer na magsagawa ng kalkulasyon nang sabay‑sabay, na nagreresulta sa napakalaking bilis. Dito, ang superposition ay ang pag‑iral ng isang quantum system sa maraming estado nang sabay‑sabay.

Cracking the Scalability Code with Real-Time Self-Tuning

Ngayon, may iba’t ibang paraan kung paano maaaring ilapat ang quantum technology, at ang photonics ay isa sa mga ito, kung saan kinakailangan ang kontroladong daloy ng liwanag, mga single photon, o mga entangled photon pair upang magampanan ang kanilang tungkulin. 

Ang mga tuloy‑tuloy na stream ng quantum light ay nililikha gamit ang mga device tulad ng microring resonators at quantum dots.

Ang microring resonators ay eksaktong dinisenyong photonic device na nagpapahintulot sa paglikha ng quantum states ng liwanag sa isang chip. Mahalaga ang mga ito sa silicon photonics, dahil nag‑aalok ito ng napaka‑epektibong paraan upang mag‑guide ng liwanag sa nanometer scale. Ito ay nakamit sa pamamagitan ng pag‑loop ng liwanag sa isang bilog upang maabot ang target na wavelength (resonance).

Upang lumikha ng mga stream ng quantum light sa anyo ng magkakaugnay na pares ng photon, ang microring resonators ay kailangang i‑tune nang sabay sa papasok na laser light na nagpapagana sa bawat quantum light factory sa chip. Ginagamit din ito bilang fuel para sa proseso ng pag‑generate.

Gayunpaman, ang mga resonator ay napaka‑sensitibo sa pagbabago ng temperatura at paggawa. Maaari itong magdulot na ma‑out of sync ang mga ito at makagambala sa tuloy‑tuloy na pag‑generate ng quantum light.

Upang maiwasan ang pagkagambala sa pag‑generate ng liwanag kapag ang mga resonator ay na‑push out of sync, nag‑build ang koponan ng integrated system na aktibong nag‑stabilize ng quantum light sources sa chip, partikular ang mga resonator na nag‑generate ng mga stream ng magkakaugnay na photon. Ang mga light source na ito ay naroroon sa bawat chip at gumagana nang parallel. 

“Ang pinaka‑exciting para sa akin ay na-embed namin ang kontrol direkta sa chip — nag‑stabilize ng quantum process sa real time. Ito ay isang kritikal na hakbang patungo sa scalable na quantum system.”

– Anirudh Ramesh, PhD student sa Northwestern na nanguna sa quantum measurements

Kagiliw-giliw na ang napaka‑sensitibong katangian ng microring resonators ay talaga namang pundasyon ng quantum light sources, ang dahilan kung bakit maaaring epektibong malikha ang mga stream ng quantum light sa napakaliit na chip area. Subalit, kahit na maliit na pagbabago sa temperatura ay maaaring malaki ang epekto sa proseso ng photon‑pair generation. 

Upang malampasan ang problemang ito, nag‑implant ang mga mananaliksik ng real‑time control system direkta sa chip. In‑integrate nila ang mga photodiode sa loob ng bawat resonator sa isang tiyak na paraan, na nagpapahintulot na subaybayan ang performance, partikular ang alignment sa papasok na laser, habang pinapanatili ang quantum light generation.

Samantala, ang mga miniature heater at control logic sa chip ay patuloy na ina‑adjust ang resonance bilang tugon sa drift. Kaya, kahit na mag‑fluctuate ang mga kondisyon, ang built‑in feedback loop na ito ay nagpapanatili ng proseso ng quantum light generation, na nagiging predictable ang pag‑ugali ng device.

Ang self‑tuning ay nagbibigay-daan sa lahat ng labindalawang resonator na mag‑trabaho nang sabay‑sabay nang walang pangangailangan ng malalaking stabilization equipment. Ito ay isang mahalagang punto, dahil ito ay pangunahing pangangailangan para sa scaling up ng quantum system. Ayon kay Imbert Wang, PhD student sa Boston University na nanguna sa photonic device design:

“Ang pangunahing hamon kumpara sa aming nakaraang trabaho ay itulak ang photonics design upang matugunan ang mahigpit na pangangailangan ng quantum optics habang nananatili sa mahigpit na limitasyon ng commercial CMOS platform. Iyon ang nag‑enable ng co‑design ng electronics at quantum optics bilang isang pinagsamang system.”

Ang buong system ay ginawa sa isang commercial 45‑nm CMOS chip platform na binuo sa pakikipagtulungan ng BU, UC Berkeley, GlobalFoundries (GFS ), at Ayar Labs. Ang startup na Ayar Labs ay kasangkot sa paglikha ng teknolohiya para sa mga chip na gumagamit ng pulses ng liwanag at nakasecure ng $155 million na venture funding mula sa AMD Ventures, Intel Capital, at Nvidia (NVDA ) sa valuation na $1 billion, na “nag‑set ng entablado para sa volume production.”

Ang manufacturing process ay nagbibigay-daan sa advanced optical interconnects para sa AI at supercomputing, at ngayon ay sa komplikadong quantum photonic systems sa isang scalable na silicon platform.

“Ang aming layunin ay ipakita na ang komplikadong quantum photonic systems ay maaaring itayo at i‑stabilize nang ganap sa loob ng isang CMOS chip. Nangangailangan ito ng mahigpit na koordinasyon sa pagitan ng mga domain na karaniwang hindi nag-uusap.”

– Daniel Kramnik, PhD student sa UC Berkeley na nanguna sa chip design, packaging, at integration

Ang pag‑depend ng chip sa mga teknik na kasalukuyang ginagamit ay nangangahulugang walang pangangailangan na lumikha ng bagong setup, na nag‑bubukas ng daan para sa scalable na quantum computing.

Investing in Quantum Systems 

Ang mundo ng quantum tech ay mabilis na umuunlad, papalapit nang husto sa realidad bawat taon. Dito, International Business Machines (IBM ) ay kabilang sa mga nangunguna sa larangan, partikular sa quantum computing. Kamakailan, ang mga mananaliksik mula sa IBM® at quantum startup na Pasqal ay naglabas ng isang white paper², kung saan inilatag nila ang kahulugan ng quantum advantage, kung paano maaaring patunayan ang mga claim nang siyentipiko, at mga paraan upang makamit ito.

International Business Machines

Sa buwang ito, ang IBM Quantum ay nakipagtulungan sa Moderna upang i‑model ang istruktura ng mRNA gamit ang quantum simulation. Para dito, gumamit sila ng 80 qubits ng IBM Quantum Heron processor, na nagpapatakbo ng isang espesyal na algorithm na layuning “mapabuti ang kalusugan ng tao.”

“Naniniwala kami na kritikal na tuklasin ang lahat ng magagamit na tool, kabilang ang quantum computing, upang mapalawak ang aming progreso ngayon, sa halip na hintayin na ganap na umunlad ang teknolohiya sa hinaharap.”

– Moderna associate scientific director for quantum algorithms and applications, Alexey Galda

Noong nakaraang buwan, nag‑announce din ang IBM ng isang malaking balita na nagtatayo ito ng kauna‑unang large‑scale quantum computer sa mundo na inaasahang maihahatid sa mga kliyente pagsapit ng 2029. 

Ang fault‑tolerant quantum computer na tinatawag na IBM Starling ay magiging 20,000 beses na mas malakas kaysa sa kasalukuyang mga quantum computer at “kakailanganin ang memorya ng higit sa isang quindecillion ng pinakamakapangyarihang supercomputer sa mundo.”

Ayon sa roadmap ng kumpanya, ang pagdating ng Starling ay susundan ng ilang milestones, kabilang ang unang demonstrasyon ng ‘quantum advantage’ sa susunod na taon, kung saan magsisimulang higitan ng mga quantum computer ang mga klasikong computer sa praktikal na aplikasyon.

Ngunit bago iyon, ang IBM Quantum Loon ay ilulunsad mamaya ngayong taon kasama ang Nighthawk chip nito. At sa susunod na taon, susundan ito ng IBM Quantum Kookaburra, na magtatampok ng unang modular processor ng kumpanya para mag‑store at mag‑process ng encoded na impormasyon. Pagkatapos, ilulunsad ang IBM Quantum Cockatoo sa taon pagkatapos noon, na ang arkitektura ay “mag‑link ng mga quantum chip tulad ng mga node sa isang mas malaking sistema, iniiwasan ang pangangailangan ng napakalaking chip.”

Ang mga release na ito ay sa huli magdadala sa paglulunsad ng Starling bago matapos ang dekada. Ang inobasyong ito ay naglalayong magpatakbo ng “100 milyong quantum operation gamit ang 200 logical qubits.”

Sa pamamagitan ng Starling, layunin ng IBM na lutasin ang mga real‑world challenge, isang bagay na hindi pa naaabot ng quantum technology. Ayon sa CEO nito, si Arvind Krishna, ang kanilang quantum computer ay “magbubukas ng napakalaking posibilidad para sa negosyo.”

Ayon sa roadmap, ang mga layunin ng quantum computing ng IBM ay lampas pa sa Starling. Ang Blue Jay ay magiging ikalawang henerasyon ng fault‑tolerant quantum computing ISA, na hindi inaasahang darating hanggang pagkatapos ng 2033. Sa panahong iyon, maaaring umabot ang computing platform sa 1 bilyong gates at 2,000 logical qubits.

Pagdating sa performance ng merkado ng $262 bilyong market cap ng IBM, na isang provider ng global hybrid cloud, AI, at consulting expertise, ang mga shares nito ay kasalukuyang nagte‑trade sa itaas ng $265, tumaas ng 28.29% YTD. Ang kumpanya ay nagbabayad ng dividend yield na 2.38%.

Kamakailan, ini‑report ng kumpanya ang Q2 2025 results, na nagpakita ng 8% pagtaas sa revenue sa $17 bilyon, $6.1 bilyon na net cash mula sa operating activities, at free cash flow na $4.8 bilyon.

“Muli naming nalampasan ang mga inaasahan sa revenue, profit, at free cash flow sa quarter. Ang IBM ay nananatiling lubos na naiiba sa merkado dahil sa aming malalim na inobasyon at domain expertise, parehong mahalaga sa pagtulong sa mga kliyente na mag‑deploy at mag‑scale ng AI. Ang aming generative AI book of business ay patuloy na tumitindi at ngayon ay nasa higit sa $7.5 bilyon.”

– CEO Krishna

Latest International Business Machines (IBM) Stock News and Developments

Conclusion

Ang teknolohiyang quantum ay mabilis na umuunlad, naglalakbay mula sa konsepto patungo sa scalable na industriya, pinapalakas ng mga breakthrough tulad ng hybrid quantum‑electronic‑photonic chips. 

Sa pamamagitan ng pag‑integrate ng quantum light sources, stabilizing electronics, at scalable manufacturing sa isang solong chip, ang pag‑aral ay optimal na lumikha ng isang blueprint para sa quantum future. At habang umuunlad ang mga quantum photonic system, ang pinakabagong hybrid chips ay maaaring maging pundasyon ng mga teknolohiya tulad ng advanced sensing, secure communication networks, at quantum computing.

Sa pag‑buo ng IBM ng malalaking quantum processor, tiyak na kapanapanabik ang mga panahon, at ang susunod na dekada ay mukhang handa upang markahan ang punto kung kailan ang quantum computing ay sa wakas maghahatid ng tunay na epekto sa mundo.

I‑click dito para sa listahan ng mga nangungunang quantum computing companies ng 2025.

Mga Sanggunian:

1. Kramnik, D.; Wang, I.; Ramesh, A.; Ghorbani, M.; Patel, V.; Lin, Y.; Choi, H.; Liu, Q.; Das, R.; Jensen, T.; Nakamura, S.; Lee, J.; Bowers, J. E.; Faraon, A.; Englund, D.; Painter, O.; Vučković, J. Scalable Feedback Stabilization of Quantum Light Sources on a CMOS Chip. Nature Electronics, 8, (2025). Inilathala online Hulyo 14, 2025. https://doi.org/10.1038/s41928-025-01410-5
2. Lanes, O.; Beji, M.; Corcoles, A. D.; Dalyac, C.; Gambetta, J. M.; Henriet, L.; Javadi‑Abhari, A.; Kandala, A.; Mezzacapo, A.; Porter, C.; Sheldon, S.; Watrous, J.; Zoufal, C.; Dauphin, A.; Peropadre, B. Isang balangkas para sa quantum advantage. arXiv preprint arXiv:2506.20658v2 [quant‑ph] (2025). Inilathala online Hulyo 14, 2025. https://doi.org/10.48550/arXiv.2506.20658