מערך מלקחיים אופטיים לאטומי רידברג — אלקליים (Rb/Cs) בסרגל המפה: שערי רידברג אלקליים

הארכיטקטורה בדוח (§8.3)

8.3.7 שערי רידברג אלקליים — מערך מלקחיים אופטיים לאטומי רידברג — אלקליים (Rb/Cs) (atom_rb)

הרעיון. אטום רובידיום או צזיום במלקחיים אופטיים מחזיק קיוביט שעון על-דק, קוהרנטי למשך 12.6 s במערך צזיום של 6,100 אטומים [D][138], [139]. פולס לייזר גלובלי מניע שכנים אל מצב רידברג, שבו עירור אחד חוסם את האחר: שער CZ של ~270 ns [D][4]. מסיטים אקוסטו-אופטיים (AOD) מזיזים אטומים או בלוקי קוד שלמים כך שכל זוג יכול להיפגש: הקישוריות היא תוכנית. המחיר הוא השעון: ההובלה והדימות, לא השער, קובעים סבב תיקון שגיאות נגזר של 1.31 ms [S] (§7.4), ו-1–4.5 ms שנמדדו [D][4], [31]. ההימור: קיוביטים שעולים הספק לייזר, לא ייצור, ולוגיקה טרנסברסלית בין בלוקים מוזזים, עם מספר קבוע של סבבי סינדרום לכל שער לוגי, שקונה בחזרה את זמן ההובלה [S][152].

מה היא צריכה. השער דורש את האטום האלקלי ופולסי רידברג גלובליים מלייזרים במרחב חופשי (ct_laser). הקודים בקצב גבוה וקודי סבילות התקלות האלגוריתמית דורשים הובלה ב-AOD: הזזת בלוק אחד אל בלוק אחר מצמידה כל קיוביט לבן זוגו תחת פולס אחד. סבילות התקלות האלגוריתמית דורשת פענוח מתואם ומודע-לאובדן, וזה דורש מעגלים טרנסברסליים; הרווח שלו, פי 1.73(13) לעומת מפענח שאינו מודע לאובדן, נשען על ארבעה סבבים של הרצה אחת [D][4], ואף אחד מהם אינו בזמן אמת. טעינה מחדש רציפה מחליפה טעינה חד-פעמית ומתנגשת עם הקיוביטים המאוחסנים, שנחשפים לאור קירור מפוזר; מאגר המובל 0.5 m על גבי מסועים מפחית את ההתנגשות [D][144]. לנושא הקיוביט, לקידוד, לשער, לחיבור הבין-מודולי ולייצור יש טכנולוגיה אחת כל אחד, לקוד חמש ולמפענח ארבע: החומרה קבועה, הקוד פתוח. אף קישור אטום–פוטון במהוד לא חיבר עדיין שני מודולים; רוחב הפס של ה-AOD אוזל סביב 10⁴ אטומים [S] (§2.4).

היכן היא עומדת. שש-עשרה מכונות, שבעה התקנים, חמישה בעלי שערים. הגדול שבהם, 448-atom fault-tolerant processor (Harvard/MIT/QuEra), מחזיק בשגיאת השער הדו-קיוביטי הטובה ביותר, 5.0×10⁻³ (נאמנות CZ של 99.3–99.6% בבחינת ביצועים אקראית) [D] (טבלה 8.3), והריץ קודי משטח d=3→5 עם דיכוי פי 2.14 לאורך ארבעה סבבים ועד 96 קיוביטים לוגיים [D][4]. Gemini-class (QuEra; CZ גלובלי ב-99.2%, הרצה אחת בשנייה [C][137]) ביצעה זיקוק לוגי של מצבי קסם [D][147]; Sqale (Infleqtion) שזרה 30 קיוביטים לוגיים בבלוקים לגילוי שגיאות [C][151]; Orion Alpha/Beta/Gamma (Pasqal) אינה מפרסמת שגיאת שער. למערכים הגדולים ביותר אין שער: 6,100-qubit tweezer array [D][138], [139] ו-continuously reloaded 3,000-atom machine, שפעלה יותר מ-2 h [D][144]. Libra (QuEra, 2028: >256 קיוביטים לוגיים ב-10⁻⁶) [R][162], [163] ו-Vela, Centaurus (500+ קיוביטים, 2028) ו-Lyra (2029) של Pasqal הן תוכניות [R][166], [167], [875]; המסלול של Google מ-2026 אינו מציין סוג אטום [P][158]. שורות ללא אף תא מתועד — 6: Hanyuan-1, Hanyuan-2, Qinghe-1, אב-הטיפוס של Moscow State University והפלטפורמה של Quantum X Labs.

חריגים והשאלות. הגבול עם ארכיטקטורת הסימולטור האנלוגי (atom_analog) עובר דרך שכבות 2 ו-3: נושא הקיוביט, ההובלה, הבקרה, הקריאה והייצור משותפים, אבל הקיוביט האנלוגי הוא זוג היסוד–רידברג, והחישוב שלו הוא התפתחות המילטונית רציפה, בלי קוד, מפענח או קישור מעליו. Pasqal חוצה אותו בשני הכיוונים: Orion, המתויקת כאן, מציינת את הקידוד ואת ההתפתחות האנלוגיים כחלופות; Fresnel, המתויקת שם, מציינת את הקיוביט העל-דק ואת ה-CZ בחסימת רידברג. מערך אחד מריץ כל אחד משני אופני הפעולה, ולכן הקו מפריד בין אופני פעולה, ומכונה מתויקת לפי אופן הפעולה הראשי שלה: הכלאות, לא שגיאות. החלופה של Orion, אופטיקה על שבב, אינה מצטטת דבר. Gemini-class ו-Libra מציינות קריאה מהירה כחלופה שאף אחת מהן אינה מראה: תיוג שגוי. ההתאמה של Libra לכל עשר השכבות נשענת על תא מהוד שאינו מפרט קישור. מכונת הטעינה מחדש מתוארכת לאוגוסט 2026 על פי סקירה; המאמר שלה הוא מ-2025 [D][144]. לאב-הטיפוס ממוסקבה אין שער שזירה, ובכל זאת רשומה לו שגיאת שער דו-קיוביטי מהודעה לעיתונות; Quantum X Labs אינה מציינת סוג אטום; הקישור בין הליבות של Hanyuan-2 לא פורסם: פערי נתונים. הארכיטקטורה האלקלית-עפרורית חולקת את השער, ההובלה, הטעינה מחדש, המפענח והמהוד; נושא הקיוביט וקידוד המחיקה מבדילים ביניהן.

המבחן הבא. אישור עד סוף 2027 (§5.2): זיכרון של ≥100 סבבים עם טעינה מחדש ב-Λ>2 (דיכוי השגיאה בכל צעד של מרחק הקוד) במערך אלקלי, ומעבד אלקלי בעל שערים מעל 1,180 קיוביטים, חזית המשפחה שהארכיטקטורה האלקלית-עפרורית מחזיקה בה מאז 2023 (§8.5, F1b). הורדה בדירוג אם Libra תידחה אל מעבר ל-2028, או אם נאמנות השער הדו-קיוביטי תיעצר ב-99.9%, התקרה שסקירה מ-2026 קובעת ל-CZ הסטנדרטי, בלי סכמת שער חדשה [S][140].

מה אומרים הבונים. Mikhail Lukin מ-Harvard אומר שהמעבד בן 448 האטומים שילב, לראשונה, את כל המרכיבים החיוניים של חישוב עם תיקון שגיאות הניתן להגדלה בארכיטקטורה אחת [D][845]; Caltech אומרת שהמערך שלה בן 6,100 האטומים משלב כמות ואיכות יחד [D][138], [139]. QuEra מבטיחה את Libra ב-Amazon Braket ב-2028, עם יותר מ-256 קיוביטים לוגיים בשגיאה לוגית של 10⁻⁶ [R][162], [163]. Infleqtion, לאחר ששזרה 30 קיוביטים לוגיים בבלוקים לגילוי שגיאות בספטמבר 2026, אומרת שהיא בדרך ל-100 ב-2028 ול-1,000 עד 2030 [R][168]. מפת הדרכים של Pasqal מ-2025 משתרעת מ-2 קיוביטים לוגיים ב-2025 ל-20 ב-2027, 100 ב-2029 ו-200 ב-2030 [R][166], [167]; בינואר 2026 היא הקדימה את Vela, יותר מ-256 קיוביטים, מ-2027 ל-2026 [R][390].

המכונות של ארכיטקטורה זו (במרשם: 16, מהן 7 התקנים, 5 בעלי שערים). Pasqal — Pasqal Centaurus (מתוכנן, 500), Vela (הוכרז, 256), Orion Alpha / Beta ("Ruby") / Gamma (בהפעלה, 140), Pasqal Lyra (מתוכנן); Infleqtion — Sqale (בהפעלה, 100), Infleqtion Illinois neutral-atom quantum computer (IQMP, Chicago) (הוכרז); QuEra — Libra (מתוכנן, 10,000), Gemini-class (בהפעלה, 260); Zhongke Kuyuan (Wuhan, CAS) — Hanyuan-2 (הוכרז, 200), Hanyuan-1 (בהפעלה, 100); Caltech (Endres group) — 6,100-qubit tweezer array (הודגם, 6,100); Harvard / MIT — continuously reloaded 3,000-atom machine (הודגם, 3,000); Harvard / MIT / QuEra — 448-atom fault-tolerant processor (הודגם, 448); Lomonosov Moscow State University with the Russian Quantum Center — 72-qubit neutral-atom (Rb) quantum computer prototype (50 qubits in Dec 2024) (הוכרז, 72); Quantum X Labs Inc. (Nasdaq: QXL) — Quantum X Labs neutral-atom platform (50+ qubits, claimed) (הוכרז, 50); Zhongqi Wuliang (Shanghai, CAS SIOM spin-off) — Qinghe-1 (Qinghe No. 1, 清河一号) (הוכרז).

תאים מחוץ למשבצות הארכיטקטורה (8). Hanyuan-2: L9 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; Pasqal Centaurus: L7 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; Pasqal Centaurus: L8 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; Pasqal Lyra: L7 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; Pasqal Lyra: L8 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; Orion Alpha / Beta ("Ruby") / Gamma: L2 קיוביט אנלוגי יסוד–רידברג (enc_gr, חלופית שנלקחה מארכיטקטורה אחרת); Orion Alpha / Beta ("Ruby") / Gamma: L3 התפתחות אנלוגית תחת המילטוניאן רידברג (g_rydanalog, חלופית שנלקחה מארכיטקטורה אחרת); Libra: L9 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה.