Ang Mga Alon ng Tunog Naghatid ng Pagsusulong sa Pag-iimbak ng Impormasyon ng Quantum

Ang quantum computing ay nangangako ng hindi pa nagagawang bilis sa paglutas ng kumplikadong problema upang maghatid ng mga pagsulong sa mga larangan ng AI, pananalapi, lohistika, agham ng materyales, pagtuklas ng gamot, at kriptograpiya.

Ngunit habang napakalawak ng potensyal ng teknolohiya, hindi ito madaling maisakatuparan, dahil sa praktika, napakahirap gawing gumagana ang mga quantum computer at gamitin ang mga ito upang lutasin ang mga totoong problema.

Ang quantum computing ay nananatiling isang eksperimental na teknolohiya, kung saan ang mga mananaliksik nagtatrabaho sa pagtagumpayan ang mga hadlang upang magsagawa ng tumpak na simulasyon ng mga penomena sa antas ng quantum. Isa sa mga pangunahing problema dito ay ang pag-iimbak ng impormasyon nang mahabang panahon.

Ito ay dahil habang ang mga superconducting qubit ay may napakagandang kakayahan sa pagproseso ng impormasyong quantum, mayroon silang limitadong coherence time.

Ang coherence ay ang kakayahan ng isang quantum system na panatilihin ang ugnayan sa pagitan ng iba’t ibang estado sa isang superposition. Ang pundamental na katangiang ito ay nagpapahintulot sa mga qubit na umiral sa isang linear na kombinasyon ng mga base state, na nagbibigay-daan sa paralelismo at interference na siyang puso ng quantum computing. 

Mahalaga para sa pagsasagawa ng mga quantum operation, ang coherence ay medyo marupok at maaaring madaling mawala sa pamamagitan ng kahit na maliit na pakikipag-ugnayan sa kapaligiran.

Kung walang coherence, nawawala ang quantum na pag-uugali ng qubit, na nagiging walang kabuluhan ang mga quantum computation. Samantala, ang decoherence ay ang proseso kung saan nawawala ang coherence, at patuloy itong naging pangunahing hamon sa pagbuo at pagpapatakbo ng mga quantum computer.

Ngayon, ang mga superconducting qubit ay isang pisikal na paraan upang maisakatuparan ang mga qubit, at umaasa sila sa pagpapanatili ng quantum coherence upang gumana. Ngunit siyempre, ang decoherence ay nananatiling kanilang pinakamalaking hamon.

Ang mga superconducting qubit ay maliliit na circuit na gawa sa tiyak na mga materyales, na ginagamit ang mga quantum phenomenon tulad ng superposition at entanglement upang magsagawa ng mga kalkulasyon. Ang mga materyales na ginamit upang gumawa ng circuit ay pinalamig hanggang halos absolute zero upang maging superconducting, na nangangahulugang maaari silang magpadaloy ng kuryente nang walang resistensya.

Habang kamangha-mangha ang mga superconducting qubit sa mabilis na kalkulasyon, nahihirapan silang mag-imbak ng impormasyon nang matagal.

Gayunpaman, isang interface sa pagitan ng mga photon at phonon ay maaaring magbigay-daan sa quantum information na maiimbak sa mga matagal na nabubuhay na mekanikal na oscillator. Isang koponan sa Caltech ang gumawa nito; nagpakilala sila ng isang platform na nakadepende sa electrostatic forces sa nanoscale na estruktura upang makamit ang malakas na coupling sa pagitan ng isang qubit at isang nanomechanical oscillator.

Ang energy decay time (T1) ay humigit-kumulang 25 ms, na lagpas sa mga naabot sa integrated superconducting circuits.

Upang tuklasin ang mga ugat ng decoherence pati na rin bawasan ang epekto nito, ginamit ng koponan ang mga quantum operation. Ang paggamit ng dalawang-pulse dynamical decoupling sequences ay tumulong sa kanila na makamit ang mas mahabang coherence time (T2) na 1 ms, isang pag-extend mula sa 64 µs.

Ang mga natuklasan ng pag-aaral ay nagpapakita na sa mga superconducting device, ang mga mekanikal na oscillator ay maaaring magsilbing quantum memory, na may potensyal na magamit sa quantum computing, sensing, at transduction.

Paano Nag-iimbak nang Mas Mahaba ang mga Quantum State sa Pamamagitan ng Mga Alon ng Tunog

Ang mga tradisyonal na computer tulad ng laptop at telepono ay nag-iimbak ng impormasyon sa anyo ng mga bit.

Ang mga bit ay ang pinakamaliit na yunit ng digital na impormasyon, na mga pundamental na piraso ng lohika na kumakatawan sa isang binary na halaga na zero o isa.

Ang mga quantum computer, sa kabilang banda, ay maaaring magkaroon ng estado na parehong zero at isa nang sabay, na kilala bilang superposition, at ito ang likas na dahilan ng pangako ng quantum computing na lutasin ang mga problemang hindi kayang tugunan ng ating mga klasikong computer.

Maraming umiiral na quantum computer ay nakabatay sa superconducting electronic systems, kung saan ang mga electron ay dumadaloy nang walang anumang resistensya sa napakababang temperatura. Sa mga sistemang ito, kapag ang quantum mechanical na katangian ng mga electron ay dumadaloy sa mga resonator, nililikha nila ang mga superconducting qubit.

Ang mga qubit na ito ay mahusay sa pagsasagawa ng mga lohikal na operasyon na kinakailangan para sa pag-compute. Ngunit hindi sila gaanong magaling sa pag-iimbak ng impormasyon, na kinakatawan ng mga matematikal na paglalarawan ng tiyak na quantum system. 

Upang mapataas ang oras ng pag-iimbak ng mga quantum state, naghanap ang mga inhinyero ng paraan upang bumuo ng “quantum memory” para sa mga superconducting qubit.

Isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Caltech ang gumamit ng hybrid na pamamaraan para sa mga quantum memory na ito. 

Sa pamamaraang ito, epektibong na-convert ang electrical information sa tunog. Upang isalin ang quantum information sa mga alon ng tunog, gumamit sila ng isang maliit na aparato na kumikilos tulad ng isang miniaturized na tuning fork.

Ito ay nagbigay-daan sa buhay ng mga quantum state na umabot ng hanggang tatlumpung beses kaysa sa ibang mga teknik, na naglatag ng pundasyon para sa scalable, praktikal na quantum computer na may kakayahang hindi lamang mag-compute kundi mag-alaala rin.

“Kapag mayroon ka nang quantum state, maaaring ayaw mo munang gamitin ito agad. Kailangan mong magkaroon ng paraan upang bumalik dito kapag nais mo nang magsagawa ng lohikal na operasyon. Para diyan, kailangan mo ng quantum memory.”

– Mohammad Mirhosseini, assistant professor ng electrical engineering at applied physics sa Caltech

Suportado ng pondo mula sa National Science Foundation at Air Force Office of Scientific Research, ang pag-aaral ay pinamunuan ng mga mag-aaral sa Caltech na sina Alkim Bozkurt at Omid Golami at na-na-publish¹ sa journal na Nature Physics.

Inilarawan nito ang paggawa ng isang superconducting qubit sa isang chip, na pagkatapos ay ikinonekta sa isang maliit na aparato na tinatawag na mechanical oscillator.

Ang mechanical oscillator ay isang sistema na nagpapakita ng oscillatory motion. Ito ay sa katunayan isang mini tuning fork, na, sa pag-aaral na ito, binubuo ng mga flexible na plato. Ang mga platang ito ay pinapasingaw gamit ang mga alon ng tunog sa gigahertz (GHz) na frequency.

Nang ilagay ng koponan ang isang electric charge sa mga flexible na platang iyon, nagawang makipag-ugnayan ang mga ito sa mga electrical signal na nagdadala ng quantum information, na nagpapahintulot na maipasa ito sa aparato bilang “memory” at pagkatapos ay maipadala palabas o “maalaala” muli.

Sinukat ng mga mananaliksik kung gaano katagal bago mawala ang quantum content ng oscillator matapos pumasok ang impormasyon sa aparato. 

“Lumilitaw na ang mga oscillator na ito ay may buhay na humigit-kumulang 30 beses kaysa sa pinakamahusay na superconducting qubit na umiiral.”

– Mirhosseini

Ang metodong ito ng pagbuo ng quantum memory ay may iba’t ibang benepisyo kumpara sa ibang mga teknik. Halimbawa, ang acoustic waves ay naglalakbay nang mas mabagal kaysa sa electromagnetic waves, kaya nagiging mas compact ang mga aparato.

Ang electromagnetic (EM) waves ay transverse waves ng oscillating electric at magnetic fields na nagdadala ng enerhiya sa espasyo. Ang mga ito ay nililikha ng pag-accelerate ng mga charged particle at sumasaklaw sa spectrum kabilang ang radio waves, microwaves, infrared, visible light, ultraviolet, X-rays, at gamma rays. 

Swipe to scroll →

Lahat ng EM ay naglalakbay sa bilis ng liwanag sa vacuum at hindi nangangailangan ng medium upang magpropagate.

Samantala, ang acoustic waves ay mga mekanikal na alon, tulad ng mga alon ng tunog, na nagdadala ng enerhiya sa pamamagitan ng medium tulad ng solid, liquid, o gas sa pamamagitan ng pag-ugong, pag-compress, at pag-expand ng mga particle ng medium. Ang mga alon na ito ay inilalarawan ng mga katangian tulad ng frequency, amplitude, at wavelength. Ang acoustic waves ay sumasaklaw sa hanay ng mga frequency, kabilang ang infrasound at ultrasound.

Dahil ang mga mekanikal na pag-ugong, hindi tulad ng EM waves, ay hindi naglalakbay sa libreng espasyo, ang enerhiya ay hindi tumatagas palabas ng sistema at maaaring mas mahigpit na nakapaloob sa isang medium, na nagbibigay-daan sa mas mahabang oras ng pag-iimbak at pag-alis ng hindi kanais-nais na palitan ng enerhiya sa pagitan ng mga kalapit na aparato.

Ang mga benepisyong ito ay nag-aalok ng posibilidad na maraming ganitong tuning fork ay maisama sa isang solong chip, na nagbibigay ng scalable na paraan sa quantum memory.

Ayon kay Mirhosseini, ang pag-aaral ay nagpapakita ng minimal na interaksyon sa pagitan ng acoustic at electromagnetic waves na kinakailangan upang suriin ang halaga ng hybrid system na ito bilang memory element. 

“Para maging tunay na kapaki-pakinabang ang platform na ito sa quantum computing, kailangan mong mailagay ang quantum data sa system at makuha ito palabas nang mas mabilis. At nangangahulugan ito na kailangan nating humanap ng mga paraan upang dagdagan ang interaction rate ng tatlong hanggang sampung beses higit sa kasalukuyang kakayahan ng aming system,” sabi ni Mirhosseini. At ang koponan ay may mga ideya kung paano ito makakamit.

Quantum Hardware at Software: Landas Patungo sa Komersyal na Paggamit

Ang bagong aparato na nilikha ng mga siyentipiko ng Caltech ay matagal nang pinagtatrabahuhan.

Ilang taon na ang nakalipas, sa kanilang nakaraang gawain, ipinakita ng koponan na ang tunog, lalo na ang mga phonon, na mga indibidwal na particle ng pag-ugong na kahalintulad ng kung paano ang mga photon ay, ay maaaring magbigay ng madaling paraan upang mag-imbak ng quantum information.

Noong panahong iyon, ipinakita ng grupo ni Mirhosseini ang bagong pamamaraan sa laboratoryo, kung saan sinuri nila ang mga phonon dahil sa relatibong kaginhawahan ng paggawa ng maliliit na aparato na maaaring mag-imbak ng mga mekanikal na alon.

Sinubukan ng koponan ang mga aparato sa mga eksperimento na mukhang angkop para sa pagsasama sa mga superconducting qubit, dahil pareho silang gumagana sa napakataas na GHz frequencies.

Ang mga tao ay nakakarinig sa hanay ng hertz hanggang kilohertz (hanggang ~20 kHz), samantalang ang mga aparato ay gumagana sa gigahertz (bilyong cycle kada segundo)—mga 50,000× mas mataas na frequency.

Ang mga sinusubukang aparato ay mayroon ding mahabang buhay at mahusay na gumana sa mababang temperatura na kinakailangan upang mapanatili ang mga quantum state kasama ang superconducting qubit.

Tulad ng binanggit ni Mirhosseini noon, ang ibang pag-aaral ay tumingin sa piezoelectrics, isang espesyal na uri ng materyal, bilang paraan upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa electrical energy sa mga quantum application. Idinagdag niya:

“Ang mga materyal na ito, gayunpaman, ay nagdudulot ng pagkawala ng enerhiya para sa electrical at sound waves, at ang pagkawala ay isang malaking patay na kalaban sa quantum na mundo.”

Ang bagong teknik na binuo ng koponan ng Caltech, sa kabaligtaran, ay hindi umaasa sa mga partikular na katangian ng materyales at, dahil dito, ay angkop sa mga itinatag na microwave-based quantum device.

Ang pagbuo ng epektibong storage device na may compact na sukat ay isa pang hamon para sa mga nag-eexplore ng quantum application.

Ang hamong ito ay tinugunan din ng bagong pamamaraan, na “nagbibigay-daan sa pag-iimbak ng quantum information mula sa electrical circuits para sa tagal na dalawang order ng magnitude mas mahaba kaysa sa ibang compact mechanical device,” sabi ng pangunahing may-akda ng pag-aaral na si Bozkurt, isang graduate student sa grupo ni Mirhosseini.

Habang ang platform ng tunog ng Caltech ay may pangako, ito ay isa lamang bahagi ng mas malawak na pagsisikap sa pananaliksik na nagaganap sa buong mundo sa iba’t ibang institusyon. Ang mga siyentipiko ay sumusubok ng iba’t ibang pamamaraan upang mapagtagumpayan ang mga hamon ng quantum computer. 

Halimbawa, ang mga mananaliksik mula sa University of Southern California ay lumipat sa matematika².

Gumagamit sila ng neglectons upang lutasin ang ilang problema sa topological qubits. Ang klase ng mga teoretikal na particle na ito, na pinangalanang ganito dahil sa kung paano sila nakuha mula sa napabayaan na teoretikal na matematika, ay maaaring magbukas ng bagong landas patungo sa experimental na pagbuo ng universal topological quantum computers.

“Ang layunin ko ay magbigay ng pinakamakukumbinsing kaso sa ibang mga mananaliksik na ang nonsemisimple framework ay hindi lamang balido kundi isang kapanapanabik na lapit upang mas maunawaan ang quantum theory.”

– Co-author Aaron Lauda

Samantala, sa ibang lapit, ang mga siyentipiko ay kinokontrol ang liwanag na inilalabas ng mga quantum dot, na maaaring magdala sa mas mura, mas mabilis, at siyempre, mas praktikal na quantum technology.

Para dito, ang kolaborasyon sa pananaliksik ay nakakita ng bagong pamamaraan³ na umaasa sa stimulated two-photon excitation, na nagpapahintulot sa mga quantum dot na maglabas ng photon stream sa natatanging polarization state nang hindi kinakailangan ng electronic switching hardware. Sa pagsubok, nagawa ng mga mananaliksik na lumikha ng napakagandang two-photon state habang pinananatili ang kahanga-hangang single-photon properties.

“Ang kagandahan ng lapit na ito ay nailipat namin ang komplikasyon mula sa mamahaling, loss-inducing electronic components pagkatapos ng single photon emission patungo sa optical excitation stage, at ito ay isang mahalagang hakbang pasulong sa paggawa ng quantum dot sources na mas praktikal para sa totoong aplikasyon.”

– Lead researcher, Vikas Remesh

Pagkatapos ay ang koponan mula sa The Grainger College of Engineering sa University of Illinois Urbana-Champaign, na nagpakita ng high-performance modular design⁴ para sa superconducting quantum processors na may ~99% fidelity. 

Ang modular architecture, hindi tulad ng mga restriktibong monolithic design, ay nag-aalok ng mas malaking scalability, mas madaling pag-upgrade, at resilience laban sa mga inconsistency.

Habang ang karamihan ng pagsisikap ay malinaw na nakatuon pa rin sa hardware ng quantum computer, may nakikitang paglipat patungo sa software dahil naniniwala ang mga tao na ang teknolohiya ay “nasa bingit na maging komersyal na kapaki-pakinabang,” at kaya’t kailangan ng kapaki-pakinabang na aplikasyon.

Kaugnay nito, ang kumpanya ng quantum algorithms na Phasecraft ay nagtaas ng $34 million mula sa ilang backers, kabilang ang investment company na konektado sa Danish pharmaceuticals giant Novo Nordisk (NVO ). 

Naniniwala si Ashley Montanaro, CEO ng Phasecraft, na ang mga algorithm nito ay makakakilos ng “scientifically important” na kalkulasyon “sa susunod na Spring,” at maaaring magkaroon ng ilang komersyal na kapaki-pakinabang na aplikasyon “sa loob ng susunod na ilang taon.”

May lumalaking interes ngayon sa mga algorithm. Kamakailan, isang mananaliksik sa Google ang nag-claim na nakabuo ng 20-fold na pagbawas sa sukat ng quantum computer na kailangan upang patakbuhin ang Shor’s algorithm, na maaaring gamitin upang basagin ang pinaka-karaniwang anyo ng encryption ngayon. 

Bilang tugon, ipinakilala ng developer na si Hunter Beast ang BIP 360 sa isang pagtatangka na gawing quantum computing resistant ang Bitcoin (BTC).

Samantala, ang quantum computing company na Norma ay nag-validate ng performance ng kanilang quantum AI algorithms para sa drug development gamit ang NVIDIA CUDA-Q, na nag-obserba ng computational speed na halos 73 beses na mas mabilis.

Pag-iinvest sa Quantum Computing

Maraming malalaking pangalan ang nagsasagawa ng pananaliksik sa superconducting quantum computing, at kabilang dito ang IBM (IBM ), Intel (INTC ), at marami pang iba. Ngunit ngayon, titingnan natin ang Honeywell International (HON ), na malaki ang partisipasyon sa quantum computing sa pamamagitan ng kanilang majority stake sa Quantinuum. 

Quantinuum, Isang Honeywell International (HON ) Company

Ang Quantinuum ay isang kumpanya ng quantum computing na nabuo noong 2021 sa pamamagitan ng pagsasanib ng Cambridge Quantum at Honeywell Quantum Solutions. Upang pabilisin ang pag-develop ng fault-tolerant quantum computers, nakakuha ito ng pondo mula sa mga mamumuhunan tulad ng JPMorgan Chase.

Noong nakaraang taon, ito ay nagpakita ng pinaka-maaasahang logical qubits sa rekord. Inilapat ng Quantinuum ang breakthrough na qubit-virtualization system ng Microsoft, na may error diagnostics at correction, sa kanilang ion-trap hardware upang magsagawa ng mahigit 14,000 indibidwal na eksperimento nang walang kahit isang error. 

Noong nakaraang buwan, inilunsad ng Quantinuum ang dalawang bagong open source software component, kabilang ang Guppy, isang wika na naka-host sa loob ng Python, na inilarawan ng CEO nito, si Rajeeb Hazra, bilang “isang paradigm shift para sa mga developer,” at isang emulator na tinatawag na Selene, na isang “digital twin” na ginagaya ang quantum behavior para sa mga programmer na subukan at i-debug ang kanilang code.

Ang bagong full-stack platform ay inihahanda para sa nalalapit na paglulunsad ng susunod na henerasyon ng quantum computer ng Quantinuum na tinatawag na Helios.

Kaya, ang kumpanya ay sumusulong sa parehong quantum hardware at software sa pamamagitan ng kanilang pananaliksik at komersyal na aktibidad na tumutukoy sa AI, cybersecurity, chemical simulation, at iba pang aplikasyon.

Sa pamamagitan ng Quantinuum, pinahusay ng Honeywell ang mga trapped-ion quantum computer, na gamit ang electromagnetically trapped ions bilang mga qubit para sa high-fidelity computations, sa mga customer sa iba’t ibang sektor, kabilang ang healthcare, finance, at utilities.

Ang integrated operating company ay pangunahing kasangkot sa tatlong megatrends, na kung saan ay automation, aviation, at energy transition. Samantala, ito ay nagsisilbi sa ilang pangunahing segment:

• Aerospace Technologies
• Industrial Automation
• Building Automation and Energy
• Sustainability Solutions

Sa market cap na $139.36 bilyon, ang mga shares ng HON, sa oras ng pagsulat, ay nagte-trade sa $218.40, pababa ng 2.83% YTD. Mayroon itong EPS (TTM) na 8.79 at P/E (TTM) na 24.96. Ang dividend yield, samantala, ay 2.06%.

Tungkol sa financials, iniulat ng Honeywell ang benta na $10.4 bilyon para sa ikalawang quarter ng 2025. Ang earnings per share ay $2.45, at ang adjusted EPS ay $2.75.

Sa panahong ito, natapos ng kumpanya ang $1.3 bilyong Sale ng PPE business, isinara ang $2.2 bilyong acquisition ng Sundyne, at inanunsyo ang £1.8 bilyong acquisition ng Johnson Matthey’s Catalyst Technologies Business. Nirepurchase din ng kumpanya ang $1.7 bilyong shares nito.

Binanggit ni CEO Vimal Kapur ang kahalagahan ng paghahatid ng “outstanding results” kasama ang parehong organic growth at adjusted EPS na lumagpas sa guidance sa kabila ng hindi tiyak na macroeconomics.

“Sa Building Automation na nangunguna, tatlo sa apat na segment ay nagtaas ng benta nang higit sa 5% sa quarter, na nagpapakita ng kapangyarihan ng aming Accelerator operating system na mabilis na mag-adapt at magpatakbo ng paglago kahit na nagbabago ang kondisyon ng negosyo,” sabi ni Kapur habang binibigyang-diin ang “promising results mula sa aming pinataas na pokus sa bagong product innovation, na higit pang sumuporta sa paglago ng aming record backlog.”

Konklusyon

Ang quantum computing ay maaaring magdala ng makabuluhang pag-unlad sa AI, healthcare, material science, cybersecurity, at iba pang industriya. Ngunit ang pag-usad ng teknolohiyang ito ay nakasalalay hindi lamang sa pagganap ng qubit kundi pati na rin sa kakayahang mag-imbak ng quantum information nang maaasahan.

Ang platform ng Caltech ay nag-aalok ng plano upang makamit ito. Sa pamamagitan ng pagsasama ng computation at memory sa isang chip, ang bagong pag-unlad ay nagdadala ng larangan nang mas malapit sa mga totoong aplikasyon.

I-click dito para sa listahan ng limang pinakamahusay na kumpanya sa quantum computing.

Mga Sanggunian:

1. Bozkurt, A. B., Golami, O., Yu, Y., Tian, H., & Mirhosseini, M. (2025). Isang mekanikal na quantum memory para sa microwave photons. Nature Physics, (advance online publication), inilathala noong 13 Agosto 2025. Natanggap 10 Enero 2025; tinanggap 17 Hunyo 2025. https://doi.org/10.1038/s41567-025-02975-w
2. Iulianelli, F., Kim, S., Sussan, J., et al. Universal quantum computation using Ising anyons from a non-semisimple topological quantum field theory. Nature Communications, 16, 6408, inilathala noong 05 Agosto 2025. Natanggap 13 Oktubre 2024; tinanggap 18 Hunyo 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-61342-8
3. Karli, Y., Avila Arenas, I., Schimpf, C., et al. Passive demultiplexed two-photon state generation from a quantum dot. npj Quantum Information, 11, 139, inilathala noong 11 Agosto 2025. Natanggap 10 Abril 2025; tinanggap 25 Hulyo 2025. https://doi.org/10.1038/s41534-025-01083-0
4. Mollenhauer, M., Irfan, A., Cao, X., et al. Isang mataas na epektibong elementary network ng interchangeable superconducting qubit devices. Nature Electronics, 8, 610–619, inilathala noong 27 Hunyo 2025 (issue date Hulyo 2025). Natanggap 08 Setyembre 2024; tinanggap 23 Mayo 2025. https://doi.org/10.1038/s41928-025-01404-3