Triplet Superconductivity at Quantum Qubits

Karamihan sa kasalukuyang prototype ng mga quantum computer ay gumagamit ng mga superconducting na materyales para magsagawa ng quantum computation, dahil ang mga materyales na ito ay kayang panatilihing mas matatag ang mga quantum na katangian, kung saan ang pangunahing alternatibo ay ang tinatawag na ”trapped-ion quantum computer”.

Sa ngayon, tanging mga trapped-ion na modelo lamang ang napatunayang sapat na mapagkakatiwalaan, ngunit napakakakulong nila sa dami ng kapaki-pakinabang na qubits na kanilang maaaring maglaman (ang katumbas ng quantum computer sa isang ordinaryong bit ng computer).

Syempre, ang perpektong opsyon ay pagbutihin ang mga superconducting na materyales upang maging angkop para sa mga quantum na kalkulasyon. May ilang pagsisikap na nagawa patungo roon, partikular sa lattice surgery at sa mas matagal na tumatagal na mga qubit. Ngunit gayunpaman, hindi pa ito sapat upang makalikha ng komersyal, scalable na superconducting quantum computers.

Isa pang advanced na larangan ng agham ng kompyutasyon ay ang spintronics, na gumagamit ng quantum na katangian ng mga particle, ang spin, sa halip na mga kuryenteng karga tulad ng sa klasikong electronic computing. Sa ngayon, ang quantum computing at spintronics ay medyo may kaugnayan, ngunit hindi direktang pinagsama, dahil ang mga superconducting na materyales ay walang spin. Hanggang ngayon.

(Maaari kang matuto pa tungkol sa spintronics sa aming artikulo na nakatuon sa teknolohiyang ito)

Isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Norwegian University of Science and Technology at sa Università degli Studi di Salerno (Italy) ay maaaring nakadiskubre ng isang triplet superconductor, isang uri ng superconductor na may natatanging katangian ng spin.

Ang bagong uri ng superconducting na materyal na ito ay maaaring magbago ng laro para sa pagbuo ng superconducting quantum computers. Inilathala nila ang kanilang mga natuklasan sa Physical Review Letters, sa pamagat na “Unveiling Intrinsic Triplet Superconductivity in Noncentrosymmetric NbRe through Inverse Spin-Valve Effects”.

“Ang isang triplet superconductor ay mataas sa listahan ng mga ninanais ng maraming physicist na nagtatrabaho sa larangan ng solid-state physics. Ang mga materyales na triplet superconductors ay isang uri ng ‘holy grail’ sa quantum technology, at partikular sa quantum computing.”

Professor Jacob Linder – Norwegian University of Science and Technology

Samantala, isa pang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Niels Bohr Institute sa University of Copenhagen, Norwegian University of Science and Technology, Leiden Institute of Advanced Computer Science (The Netherlands), Chalmers University of Technology (Sweden), University of Regensburg (Germany), at ang kumpanya na Quantum Machines ay nakadiskubre kung paano matukoy ang mga depekto, isang pangunahing isyu na nagpapahirap sa mga superconducting na materyales, gamit ang isang bagong anyo ng epektibong deteksiyon ng pag-fluctuate.

Inilathala nila ang kanilang mga natuklasan sa Physical Review X2, sa pamagat na “Real-Time Adaptive Tracking of Fluctuating Relaxation Rates in Superconducting Qubits”.

Triplet Superconductors

Mag-swipe upang mag-scroll →

Bakit Ito Mahalaga?

Sa teorya, ang spin ay maaaring maging perpektong medium para sa paglilipat ng quantum na impormasyon sa pagitan ng mga qubit at sa pagitan ng iba’t ibang quantum computer.

Ang problema ay sa kasalukuyang anyo nito, ang teknolohiya ay masyadong hindi matatag at ang paglilipat ng impormasyon ay masyadong kumplikado upang magamit nang praktikal.

Gayunpaman, maaaring hindi ito totoo kung magkakaroon tayo ng access sa mga triplet superconductor. Ito ay dahil maaari nilang ilipat ang spin nang walang pagkawala ng enerhiya, kaya ang mga superconducting na particle ay nagdadala na ng spin.

“Ang mga triplet superconductor ay nagpapahintulot ng maraming hindi pangkaraniwang pisikal na phenomena. Ang mga phenomena na ito ay may mahalagang aplikasyon sa quantum technology at spintronics.”

Professor Jacob Linder – Norwegian University of Science and Technology

Kaya habang ang karaniwang singlet superconductor ay maaaring magdala ng kuryente nang walang resistensya, ang isang triplet superconductor ay maaari ring magdala ng spin currents na may ganap na zero na resistensya. Bilang resulta, ang isang quantum o spintronic na computer ay maaaring maging napakabilis habang gumagana nang halos walang konsumo ng kuryente!

Niobium–Rhenium Alloy

Sa kanilang pag-aaral, natuklasan ng mga mananaliksik na ang NbRe, isang niobium–rhenium alloy, ay nagpapakita ng pag-uugaling katangian ng isang triplet superconductor.

Mas tiyak, natuklasan nila ang “inverse spin-valve effect”, isang espesyal na kaso ng giant magnetoresistance, isang magnetic na katangian ng mga multilayer na materyales, na nagbigay ng Nobel Prize noong 2007.

Hindi ito, sa sarili nito, patunay na ang NbRe ay isang triplet superconductor, ngunit tiyak na pinapatunayan na hindi ito kumikilos tulad ng dapat ng isang karaniwang singlet superconductor.

Pangmatagalang Potensyal

Ang pagtuklas na ito ay may karagdagang potensyal dahil ang NbRe ay madaling makuha sa anyong thin-film, at ang kasimplihan ng heterostructure ay ginagawa itong lalo na angkop bilang isang potensyal na scalable na platform para sa superconducting spintronics.

Bukod dito, ang materyal ay gumagana bilang superconductor sa medyo mataas na temperatura (ayon sa pamantayan ng mga superconducting na materyales), o 7 degrees Celsius lamang higit sa absolute zero sa -273.15 °C (−459.67 °F), habang karamihan sa ibang kandidato na materyales ay nangangailangan lamang ng isang degree higit sa absolute zero.

Gayunpaman, ang parehong niobium at rhenium ay mamahaling at bihirang mga metal, kaya hindi nila direktang mapapababa ang gastos ng mga quantum computer.

Ang susunod na hakbang ay ang pagkakaroon ng ibang mga mananaliksik na kumpirmahin ang mga natuklasang ito at magsagawa ng karagdagang mga pagsubok na magtuturo sa triplet superconductivity.

Ang mga triplet superconductor ay maaari ring magamit upang lumikha ng isang napaka-eksotikong uri ng particle na tinatawag na “Majorana particle”, na ito ay sariling antiparticle. Dahil dito, maaari itong magsagawa ng mga kalkulasyon sa isang quantum computer nang matatag.

Habang ang ibang mga mananaliksik ay papalapit na rin sa paggamit ng mga Majorana particle at ang Microsoft (MSFT ) ay mayroon nang chip na may Majorana Zero Modes (MZMs), ito ay tila isang lalong promising na direksyon para sa hinaharap na pag-unlad ng quantum computing.

Pag-detect ng mga Depekto sa Quantum Material

Masyadong Mabilis na Pagbabago

Ang mga materyales kung saan nakalagay ang mga qubit ay madalas na nagpapakita ng mga depekto na responsable sa kawalan ng pagiging maaasahan ng qubit. Ang mga depektong ito ay maaaring mag-fluctuate nang napakabilis sa espasyo, minsan daan-daang beses kada segundo.

Kaya ang kasalukuyang paraan ng pag-detect ng mga depektong ito, na maaaring tumagal ng hanggang isang minuto, ay ganap na hindi sapat upang mahuli ang mga ito. Sa katunayan, walang sinuman ang eksaktong nakakaalam kung gaano kabilis ito nangyari hanggang ngayon.

Sa halip, napipilitang sukatin ng mga mananaliksik ang average na rate ng pagkawala ng enerhiya, na madalas nagbibigay ng hindi kumpletong larawan ng tunay na pagganap ng qubit.

Bilang resulta, ang mga quantum computer na umaasa sa superconductivity ay kailangang umasa sa maraming “tricks” upang magawa pa rin nilang isagawa ang kanilang computation, kahit na maraming beses, ang qubit ay nakaranas ng decoherence, nang hindi napapansin ng gumagamit.

Paggamit ng Classic Computers Para Tumulong

Upang mapabilis ang pag-detect ng mga depekto, gumamit ang mga mananaliksik ng Field-Programmable Gate Array (FPGA), isang espesyal na controller. Ang mga espesyal na chip na ito ay hindi kasing flexible ng mga ginagamit sa CPUs o GPUs, ngunit sila ay ultra-specialized, mas mabilis sa isang tiyak na gawain, at mas kaunti ang konsumo ng enerhiya.

Sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng eksperimento direkta sa FPGA, nakabuo sila ng “pinakamahusay na hula” kung gaano kabilis mawawala ng qubit ang enerhiya nito batay lamang sa ilang sukat.

Bagaman ito ay tila isang halatang solusyon, ang tamang pag-program ng FPGA ay napakahirap, lalo na kung ang FPGA ay kailangang maging medyo flexible.

Ang metodong kanilang ginamit ay ang chip ay ina-update ang kanyang internal na “kaalaman”, na tinatawag na Bayesian model, pagkatapos ng bawat sukat ng qubit.

Pinagmulan: Physical Review X

Pinayagan nito ang sistema na patuloy na iangkop kung paano ito natututo tungkol sa estado ng qubit nang pinakamabisang paraan.

“Ang controller ay nagbibigay ng napakakapit na integrasyon sa pagitan ng lohika, mga sukat, at feedforward: ang mga komponenteng ito ang nagbigay-daan sa aming eksperimento.”

Patungo sa Real-Time Calibration

Hanggang ngayon, ang industriya ng quantum computing ay kailangang mag-“asa” na ang kanilang mga qubit ay gumagana pa, at nagsikap nang mabuti upang mabawasan ang posibilidad at bilis ng decoherence.

Ngunit ang bagong lapit na ito ay nagbubukas ng daan para sa kalkulasyon na aktibong pumipili ng maaasahang mga qubit, kahit na may mga materyales na hindi perpekto.

“Sa aming algorithm, ang mabilis na control hardware ay maaaring tukuyin kung aling qubit ang ‘maganda’ o ‘masama’ halos sa real time. Maaari rin naming kolektahin ang kapaki-pakinabang na estadistika sa mga ‘masamang’ qubit sa loob ng ilang segundo imbis na oras o araw.”

Sa pangmatagalan, ito ay magbubukas ng bagong larangan ng pagsisiyasat, kung saan mas mauunawaan kung ano ang nagiging sanhi ng isang indibidwal na “masamang” qubit, sa halip na umasa sa mga average at hula.

Konklusyon

Tulad ng sa pagsisimula ng electronics, ang pag-unlad ng quantum computing ay magmumula sa maraming direksyon.

Isang mahalagang aspeto ay ang paggawa ng mas magagandang superconducting na materyales, na kayang lumikha ng mas matatag at matibay na mga qubit. At marahil ay mag-transport din ng impormasyon sa anyo ng superconducting spin current nang sabay.

Samantala, ang pinahusay na pag-detect ng decoherence ng isang partikular na qubit ay maaaring magbigay ng sensor at software-driven na pamamaraan upang radikal na mapabuti ang performance nang hindi umaasa sa mas kumplikado o mahirap gawin na mga materyales.

Pamumuhunan sa Inobasyon ng Quantum Computing

Microsoft

Habang ang Microsoft ay kilala sa kanyang napakalakas na presensya sa mga operating system tulad ng Windows, ito rin ay isang higanteng manlalaro sa maraming iba pang larangan ng teknolohiya.

Halimbawa, ito ang nangunguna sa mga solusyon sa negosyo, kabilang ang Office (Outlook, Word, Excel, at PowerPoint), pati na rin ang mga tawag sa kumpanya (Teams), cloud-shared storage (OneDrive), Visio (mga diagram, tsart), Loop (collaborative workspace), at Access (database).

Bagaman hindi ito ang nangunguna sa cloud services (na dominado ng Amazon’s (AMZN ) AWS), ang Microsoft ay bumubuo ng 20% ng global cloud infrastructure sa pamamagitan ng Azure platform nito, na kasing laki ng pinagsamang bahagi ng Google + Alibaba + Oracle.

Pinagmulan: Statista

Ang Microsoft ay pag-aari din ng LinkedIn, GitHub, Xbox, at marami sa pinakamalalaking videogame studio sa mundo.

Pagdating sa AI, ang Microsoft ay mas nakatuon sa mga teknikal na use case at business applications kaysa sa consumer apps, partikular sa AI4Science program, na naglalaman ng mga AI na kapaki-pakinabang para sa pananaliksik pang-agham.

Kasama rito, halimbawa, ang pagpapabilis ng trabaho ng mga material scientist upang magdisenyo ng mga bagong molekula o battery electrodes sa pamamagitan ng AI na nagbawas ng 32 milyong potensyal na materyales sa 500,000 na kandidato, at pagkatapos ay sa 800 sa loob ng mas mababa sa 80 oras.

Pinagmulan: Microsoft

Ang mga kumpanya tulad ng Unilever ay gumagamit na ng “Generative Chemistry” upang mapabilis ang kanilang mga siyentipikong tuklas.

Hanggang ngayon, pagdating sa quantum computing, tila nahuhuli ang Microsoft kumpara sa Google o IBM; nag-aalok ito ng quantum computing cloud services sa pamamagitan ng Azure Quantum. Ang serbisyo ay maaari ring mag-alok ng “hybrid computing”, na pinaghalo ang quantum computing sa tradisyonal na cloud-based na supercomputer service.

Pinagmulan: Microsoft

Sa paglabas ng Microsoft ng sarili nitong Majorana particle-based chip noong unang bahagi ng 2025, ang kumpanya ay naging isa sa mga pandaigdigang lider sa quantum computing.

Sa mga bagong materyales tulad ng triplet superconductors o mga bagong posibilidad ng real-time calibration, malamang na magpapatuloy ang Microsoft sa pag-unlad at iintegrate ang mga bagong tool na ito sa sarili nitong mga quantum computer.

(Maaari mo ring basahin ang aming artikulo na naglalagay ng spotlight sa Microsoft bilang kabuuan nang mas detalyado upang mas maunawaan ang kumpanya).

Pinakabagong Balita at Pag-unlad ng Stock ng Microsoft (MSFT)

Pag-aaral na Binanggit

<sup>1. F. Colangelo et al, Unveiling Intrinsic Triplet Superconductivity in Noncentrosymmetric NbRe through Inverse Spin-Valve Effects. Phys. Rev. Lett. 135, 226002 – Inilathala 25 Nobyembre, 2025. DOI: https://doi.org/10.1103/q1nb-cvh6
2. Fabrizio Berritta, et al. Real-Time Adaptive Tracking of Fluctuating Relaxation Rates in Superconducting Qubits. Phys. Rev. X 16, 011025 – Inilathala 13 Pebrero, 2026. DOI: https://doi.org/10.1103/gk1b-stl3</sup>