קיוביטים בוזוניים במהודים — חתול ו-GKP בסרגל המפה: מהודי חתול ו-GKP

הארכיטקטורה בדוח (§8.3)

8.3.2 מהודי חתול ו-GKP — קיוביטים בוזוניים במהודים — חתול ו-GKP (cat)

הרעיון. הקיוביט הוא אופן של מהוד מיקרוגל, אופן בוזוני של המהוד (cavity), שהשגיאה השלטת בו היא אובדן פוטונים. בקידוד חתול (רעש מוטה), דיסיפציה דו-פוטונית מחזיקה שני מצבים קוהרנטיים מופרדים זה מזה: היפוכי הביט דועכים באופן מעריכי עם מספר הפוטונים הממוצע n̄, היפוכי הפאזה גדלים באופן ליניארי, ולכן שורה של d קיוביטי חתול, ולא טלאי של d × d, מתקנת את השאר; המחיר הוא צפיפות הסריג. ההימור: פוטונים קונים את המרחק שסריג קונה בקיוביטים, אם ההטיה שורדת את שער השזירה. קידוד רשת GKP, החלופה, חולק עם הארכיטקטורה את החומרה, לא את ההימור: הוא מתקן הזזות קטנות ומעביר כלפי מעלה סינדרום אנלוגי.

מה היא צריכה. הקידוד דורש דיסיפציה דו-פוטונית על אופן, והשרשור הבוזוני — קיוביט פנימי מוטה או קיוביט GKP: הארכיטקטורה נשענת על קצב היפוכי הפאזה במהלך שער דו-קיוביטי. כל שער שזירה שנמדד מתווך בקיוביט עזר (g_bos), דרך טרנסמון שאינו משמר את ההטיה; ה-CNOT חתול–חתול משמר-ההטיה, שהיה מחליף אותו, הוא משבצת ריקה עם הצעה אחת שנבחנה בסימולציה (יולי 2026) [S][81]. שש שכבות מציעות טכנולוגיה אחת כל אחת. אופנים ליתוגרפיים מחליפים מהודים תלת-ממדיים בעיבוד שבבי, וענף התלת-ממד מתנגש עם הסריג: גופים בגודל סנטימטרים אינם יכולים לרצף מערך דו-ממדי צפוף (התנגשות פתוחה [82]).

היכן היא עומדת. שבע מכונות, שישה התקנים (טבלה 8.3): Alice & Bob Boson 4, Helium 2 ("Galvanic Cat"), Helium (on-premise system) וה-Graphene המתוכנן (2030) [R][828], [873] — השבבים Lithium (48 קיוביטי חתול) ו-Beryllium (250), שאין להם תאריך, אינם רשומים עד ש-Alice & Bob תתארך אותם; AWS Ocelot; Nord Quantique single-mode GKP ו-Tesseract. הגדולה שבהן, Helium (18 קיוביטי חתול), נכנסה להפעלה ביוני 2026 ללא נתונים לוגיים [C][87], [88]. זמני היפוך הביט מגיעים ל-430 s (Boson 4) ולממוצע ראשוני של 44 min (Helium 2) [C][77]; רק Ocelot הריץ קוד חיצוני: קוד חזרה ב-1.75% (d = 3, n̄ = 1) וב-1.65% (d = 5, n̄ = 1.5) למחזור של 2.8 µs, כשהמרחק ומספר הפוטונים משתנים יחד, עם היפוך פאזה ב-CX של 9.6(4)×10⁻² לעומת היפוך ביט של 3.5(4)×10⁻³ [D][80]. ה-5.8×10⁻² של Helium 2 הוא נתון של שער Z בקיוביט יחיד, לא שגיאת שער דו-קיוביטי, וה-9.6×10⁻² של Ocelot הוא שיעור היפוכי פאזה למחזור תיקון שגיאות, לא שגיאת שער, ולכן טבלה 8.3 אינה מציגה שגיאת שער דו-קיוביטי לארכיטקטורה [C][77]. Nord Quantique single-mode GKP: שגיאה לוגית של 8.1×10⁻³ לסבב, SPAM מתחת ל-10⁻³ בשיעור הישרדות של 0.24 × 0.39 [D][82].

חריגים והשאלות. אין תא מחוץ למשבצות ואין ארכיטקטורה המתאימה טוב יותר; ההיעדרויות המשותפות, מפענח בזמן אמת וחיבור בין-מודולי, מסמנות שלב מוקדם. זוג המכונות של Nord Quantique: תא המפענח שלהן הוא פער אטלס, ∅G-auton (ייצוב ללא הזנה קדימה קלאסית), ולכן שכבה 8 משורטטת צרה מדי; בתא הקוד שלהן רשום שרשור בוזוני, אף שאף אחת מהשתיים אינה מריצה קוד חיצוני, בדומה ל-Boson 4, קיוביט חתול יחיד שבמפת הדרכים שלו אפס קיוביטים לוגיים [C][92]. GKP מצטרף בזכות החומרה, לא בזכות הימור ההטיה: ביחס לרעיון שלו, הארכיטקטורה משורטטת רחבה מדי. השואלות ממנה: Aurora (פוטוניקה של משתנה רציף) לוקחת את טכנולוגיות ה-GKP והקוד; Aqumen Seeker, SUSTech biased-erasure cavity qubit ו-D-Wave gate-model dual-rail system, מארכיטקטורת המסילה הכפולה, לוקחות את המהוד ואת השערים.

המבחן הבא. שתי ציפיות עד מרץ 2028 (§5.2). הראשונה: השלב הבא במפת הדרכים של Helium, קיוביט לוגי אחד ב-10⁻² [R][92]: היפוך פאזה ≤ 10⁻² למחזור ב-n̄ ≈ 10 — אישור; Helium ללא נתונים לוגיים גם בסוף 2027 — הורדה בדירוג. השנייה: שער שנמדד בין שני קיוביטי חתול ושומר על זמן היפוך הביט בטווח של פי 10 מזמן הסרק; אם 2028 תיפתח עם שערים המתווכים בקיוביט עזר בלבד, ההערכות של 126,133 ו-758 קיוביטי חתול, המניחות היפוך פאזה של 10⁻³ למחזור, מאבדות את הנחת היסוד שלהן [S][95], [96]. על GKP עדיין לפרסם שער GKP–GKP.

מה אומרים הבונים. AWS בחרה בקיוביטי חתול משום שהם מדכאים היפוכי ביט בחומרה עצמה, כפי שהראה השבב Ocelot שלה [D][827], ומעריכה שהגישה מקטינה את עלות תיקון השגיאות בעד 90% [C][827]. Alice & Bob מתכננת את Graphene, 100 קיוביטים לוגיים ליתרון קוונטי תעשייתי ראשוני, עד 2030 [R][828]; היא דיווחה, לפני ביקורת עמיתים, על זמני היפוך ביט של יותר משעה, פי ארבעה ממה שהמכונה ההיא צריכה [C][77], ובנתה את מערכת Helium שלה, להתקנה באתר הלקוח, כדי לקודד קיוביט לוגי ראשון ב-18 קיוביטי חתול בלבד [C][87], [88]. Nord Quantique בונה את התיקון לתוך כל קיוביט, מהוד אחד לכל קיוביט לוגי [C][829], ומצפה למכונות הראשונות שלה עם יותר מ-100 קיוביטים לוגיים עד 2029 [R][830].

המכונות של ארכיטקטורה זו (במרשם: 7, מהן 6 התקנים, 6 בעלי שערים). Alice & Bob — Alice & Bob Graphene (מתוכנן, 2,000), Alice & Bob Helium (on-premise system) (בהפעלה, 18), Alice & Bob Helium 2 ("Galvanic Cat") (הודגם, 12), Alice & Bob Boson 4 (הודגם, 1); Nord Quantique — Nord Quantique Tesseract (הודגם, 2), Nord Quantique single-mode GKP (הודגם, 1); AWS Center for Quantum Computing — AWS Ocelot (הודגם, 9).

תאים מחוץ למשבצות הארכיטקטורה (2). Nord Quantique single-mode GKP: L8 ∅G-auton (פער אטלס — no classical decoder: autonomous, feed-forward-free stabilisation with analog closest-vect); Nord Quantique Tesseract: L8 ∅G-auton (פער אטלס — no classical decoder: autonomous stabilisation with heralded discard; no real-time decoder).