מערך מלקחיים אופטיים לאטומי רידברג — אלקליים-עפרוריים (Yb/Sr), מחיקה מובנית בסרגל המפה: מערכים אלקליים-עפרוריים
מערך מלקחיים אופטיים לאטומי רידברג — אלקליים-עפרוריים (Yb/Sr), מחיקה מובנית
שעונים נגזרים
- סבב סינדרום
- 1.3 ms · גורם מגביל: הובלה · סבב של הקוד code_surface (d₂ = 4, d₁ = 2)
- חלקים
- שערים 1.0 µs · הובלה 800 µs · 1Q 340 ns · קריאה 501 µs · איפוס 0
- מחזור נמדד
- ~1–4 ms
- זמן תגובה
- 5.0 µs (לולאה שפורסמה) · חסם תחתון 502 µs
- קוהרנטיות
- T1 6.4 s · T2 7.9 s (best) · פעולות לזמן קוהרנטיות 3.1e7
- חשיפת סרק לסבב
- t_round/T2 = 1.6e−4 · שגיאת סרק נמדדת —
- הערות
- round of the host code (code_surface); reset by optical pumping (unpublished); reload amortised
טכנולוגיות לפי שכבה — הראשית, ואחריה החלופיות
קשרים בתוך הארכיטקטורה
סימוני המפה
מכונות בארכיטקטורה זו · 6
- Magne Atom Computing + Microsoft, for QuNorth עיתונות עיתונות
- Phoenix (Gen-1) and Gen-2 Atom Computing עיתונות עיתונות
- DiNAQC planqc, for the DLR Quantum Computing Initiative דף מוצר עיתונות קישור
- MAQCS planqc עיתונות
- metastable Yb-171 erasure array Princeton (Thompson group) מאמר מאמר מאמר
- neutral-ytterbium QPU Yaqumo (+ Fujitsu) עיתונות עיתונות
הארכיטקטורה בדוח (§8.3)
8.3.8 מערכים אלקליים-עפרוריים — מערך מלקחיים אופטיים לאטומי רידברג — אלקליים-עפרוריים (Yb/Sr), מחיקה מובנית (atom_ae)
הרעיון. לאיטרביום ולסטרונציום יש רמה מטא-יציבה ³P₀, פוטון אחד של קו השעון מעל מצב היסוד. מאחסנים שם את הקיוביט (קידוד המחיקה המטא-יציב ("omg") על האטום האלקלי-עפרורי (Yb/Sr) — מחיקה מובנית), ואור הדימות של מצב היסוד, שאינו פועל על הקיוביט, חושף אטומים שדעכו ממנו: השגיאות מגיעות כשמיקומן ידוע, כמחיקות. ההימור: שער גרוע יותר תמורת קוד זול יותר. בהמרה של 98% סף קוד המשטח עולה מ-0.94% ל-4.15% [S][8]; בפועל נמדדה ל-CZ מטא-יציב שגיאה של 0.016(1), ו-38(6)% ממנה מסומנים, לעומת 0.0060 גולמית בקיוביט מצב היסוד של ¹⁷¹Yb [D][135], [141], [142].
מה היא צריכה. מרוץ שליחים: הקידוד דורש את מערכת הרמות המטא-יציבה; בדיקת המחיקה באמצע המעגל דורשת את הקידוד, שכן רק קיוביט שאינו מגיב לדימות ניתן לבדיקה בלי שייקרא; הקודים מותאמי-המחיקה דורשים את הסימונים ואת הפענוח המתואם / המודע-לאובדן, שכן מפענח זיווג פשוט אינו יכול להשתמש בהם. שוברים חוליה אחת — והמכונה היא מערך אלקלי עם אטום כבד יותר. לחמש שכבות יש אפשרות אחת; קשתות החלופות מציינות את דרכי הנסיגה: קידודי מצב יסוד או קידודים אופטיים, קוד המשטח, דימות של מילי-שניות, טעינה חד-פעמית. התנגשות אחת: אור הטעינה מחדש (MOT, לייזר שאיבה חוזרת) מדלדל את האטומים המאוחסנים; MOT ללא לייזר שאיבה חוזרת ואחסון ב-³P₀, עם זמן חיים של 13 s, מפחיתים אותה [P][259].
היכן היא עומדת. שש מכונות, שלושה התקנים (טבלה 8.3). Phoenix (Gen-1) and Gen-2, עם 1,180 אטומי ¹⁷¹Yb (אוקטובר 2023), הוא ההתקן בעל השערים הגדול ביותר, עם הנתון הדו-קיוביטי היחיד, 4.0×10⁻³ [C][148]; הקוד הטורי שלו רץ 90 סבבים, אך הדיכוי נעלם כשהטעינה מחדש נכללה [D][148]. Magne, עם 1,225 קיוביטים פיזיים עבור ~50 לוגיים, נמצאת בהתקנה לקראת תחילת 2027 [R][11], [12], [164], [165]. ב-metastable Yb-171 erasure array (Princeton, 20 אטומים) הואטה דעיכת [[4,2,2]] פי 1.9(4) עם פענוח מחיקות בלתי מותנה [D][141], [142]. MAQCS ו-DiNAQC: מדגים של 1,000 קיוביטים ב-TRL 5 [C][161]; neutral-ytterbium QPU החל באימות חומרה באוגוסט 2026 [C][260]. 31 מתוך 67 התאים מתועדים.
חריגים והשאלות. כל החמש מתאימות לכאן יותר מלכל ארכיטקטורה אחרת; רק Princeton מריצה את הקידוד, הבדיקה, הקוד והמפענח של ההימור כטכנולוגיות ראשיות. Phoenix ו-Magne מקודדות בספין הגרעיני של מצב היסוד של ¹⁷¹Yb (Yaqumo — על פי הסקה); המחיקות שלהן הן אובדני אטומים שנראים בדימות, כמו ברובידיום [D][4]. תא הקידוד המטא-יציב של Phoenix מוכחש בהערה שלו עצמו (תיוג שגוי), הקוד שלה הוא פער אטלס, ∅G-toric (טכנולוגיית הקוד צרה מדי), והשורה שלה מאחדת דורות של ⁸⁷Sr ושל ¹⁷¹Yb. MAQCS מקודדת על קו השעון של Sr, עם קוהרנטיות של 10–100 ms [P][246], [247], בסריג אופטי (∅G-lattice, משותף עם QUIONE), בלי קוד ועם קישור בין ליבות שלא פורסם; הקו של planqc עם תיקון שגיאות, LOGIQC, מבוסס על איטרביום [C][160]. הקריאה המהירה של Yaqumo מוסקת מדימות של 17.6 µs של ¹⁷⁴Yb חסר-ספין [P][261]: שלב מוקדם. לאף מכונה אין ממשק אטום–פוטון במהוד. השואלות ממנה: OQC GENESIS (הבדיקה), Superion 256 (הקידוד), IBEX Q1 (הקיוביט האופטי), QUIONE (נושא הקיוביט). הארכיטקטורה משורטטת לפי סוג האטום; המחיקה המובנית נשענת על מעבדה אחת.
המבחן הבא. בהתאם ל-§5.2: עד אמצע 2027 Magne חוצה את חזית 1,180 הקיוביטים (§8.5, F1b) ומספקת 50 קיוביטים לוגיים, המפוענחים עם סימוני מחיקה על נתונים לא מותנים; גילוי אובדן לבדו מאשר את נושא הקיוביט, לא את הקידוד. עד סוף 2027 קבוצה מחוץ ל-Princeton ול-Caltech ממירה יותר מ-70% מהשגיאה של CZ מטא-יציב, עם שגיאה שיורית מתחת ל-3×10⁻³; אם אף קבוצה לא תעבור 50%, וזיכרון ה-Yb הבא שוב יאבד את הדיכוי תחת טעינה מחדש, הארכיטקטורה יורדת בדירוג לבחירת סוג אטום בתוך ההימור האלקלי.
מה אומרים הבונים. Atom Computing מייחסת לקיוביטי הספין הגרעיני שלה, מאיטרביום, קוהרנטיות שיא, הדרושה לאלגוריתמים עמוקים [C][846], ומכנה את הרצת הקוד הטורי שלה מיוני 2026 תיקון שגיאות מעשי [C][846]. Microsoft מצפה ש-Magne, יותר מ-1,200 קיוביטים פיזיים מ-Atom Computing, תיכנס לפעולה בתחילת 2027 [R][847]. הטיעון של Princeton בעד הקיוביט המטא-יציב הוא התקורה: פחות שגיאות, והשגיאות שנותרות מעוצבות כך שיהיה קל יותר לתקן אותן [D][141], [142]. planqc מתכננת את MAQCS, מדגים 1,000 הקיוביטים שלה, כמעבד-עזר ב-LRZ עד סוף 2027 [R][161], ו-Yaqumo — מערכת איטרביום של כמה מאות קיוביטים עם תיקון שגיאות עד שנת הכספים 2027 [R][260].
המכונות של ארכיטקטורה זו (במרשם: 6, מהן 3 התקנים, 3 בעלי שערים). Atom Computing — Phoenix (Gen-1) and Gen-2 (בהפעלה, 1,180); Atom Computing + Microsoft, for QuNorth — Magne (הוכרז, 1,225); Princeton (Thompson group) — metastable Yb-171 erasure array (הודגם, 20); Yaqumo (+ Fujitsu) — neutral-ytterbium QPU (הודגם); planqc — MAQCS (מתוכנן, 1,000); planqc, for the DLR Quantum Computing Initiative — DiNAQC (מתוכנן, 100).
תאים מחוץ למשבצות הארכיטקטורה (5). Phoenix (Gen-1) and Gen-2: L7 ∅G-toric (פער אטלס — toric code d=4 and d=6, up to 90 syndrome-extraction rounds; lower logical error at larger); DiNAQC: L7 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; DiNAQC: L8 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; MAQCS: L4 ∅G-lattice (פער אטלס — no Atlas node: optical-lattice grid ('egg carton made of light'), no per-atom tweezer move); MAQCS: L9 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה.