ספינים במרכזי צבע — צומתי רשת (NV/SiV/T) בסרגל המפה: צומתי ספין–פוטון

הארכיטקטורה בדוח (§8.3)

8.3.15 צומתי ספין–פוטון — ספינים במרכזי צבע — צומתי רשת (NV/SiV/T) (defect)

הרעיון. לפגם נקודתי ביהלום (NV, SiV, SnV) או בצורן (מרכז T) (defect) יש מעבר אופטי תלוי-ספין: ספין האלקטרון שלו פולט פוטון השזור בו, וספינים גרעיניים סמוכים, תחת שערי מיקרוגל המותנים בצימוד העל-דק (g_mwspin), מחזיקים זיכרון קטן. פוטונים מבושרים (ic_spinphoton), ולא חיווט על השבב, מחברים את הצמתים האלה, בני הקיוביטים הספורים. ההימור בטבלה 8.3 מאחד שני הימורים על נושא קיוביט אחד: מאיץ NV בטמפרטורת החדר וצומתי רשת קריוגניים. שניהם מוותרים על סריג צפוף; עבור הצמתים, קצב הקישור, ולא שגיאת השער, הוא השעון.

מה היא צריכה. הטכנולוגיות של הארכיטקטורה עצמה דורשות את נושא הקיוביט — השערים את אוגר הספינים שלו, קריאת הפלואורסצנציה את המעבר האופטי שלו, הקישור את ממשק הספין–פוטון שלו — ונושא הקיוביט דורש גביש מארח, שהטכנולוגיה היחידה שלו היא יהלום (fab_diamond). חמש טכנולוגיות שאולות: קידוד, קריאה, בקרה בפס בסיס, סריג שכנים קרובים, קוד qLDPC. שתיים מתנגשות: הקוד מתנגש עם הסריג, שכן הוא זקוק לבדיקות מדרגה 6, שכאן רק הקישור האופטי מספק. אין מפענח (§7.6): קוד נקוב בשמו, אך דבר אינו מפוענח.

היכן היא עומדת. חמש מכונות, חמישה התקנים, ללא שגיאת שער דו-קיוביטי (טבלה 8.3). הגדולה שבהן, QC2026 Dual Core (SaxonQ, 10 קיוביטים בשתי ליבות NV של חמישה קיוביטים כל אחת), הופעלה בתנאי עבודה ב-Hannover Messe באפריל 2026 — מערכת ניידת בטמפרטורת החדר ללא שיעורי שגיאה שפורסמו [P][364]; יחידות ה-SXQ4 בנות ארבעת הקיוביטים של SaxonQ סופקו (DLR, Fraunhofer IWU) [C][880]. Quoll / QB-QDK 2.0 (Quantum Brilliance) בהפעלה: 6 קיוביטים במרשם, יחידות בטמפרטורת החדר ב-Oak Ridge, ללא נאמנות שער [C][278]. Entanglement First modules (Photonic Inc, שלב B של QBI [65], [66]) העבירו מצב בטלפורטציה אל צומת חומר מרוחק לאורך 30 km של סיב מסחרי (פברואר 2026), ללא קצב או נאמנות [P][279]. Diamond-spin quantum computer prototype של Fujitsu נושא מרכזי SnV על מעגלים פוטוניים בטמפרטורה של −271.6 °C, ללא מספר קיוביטים או נאמנות, ועם תצורה רב-מודולית עד 2027 [C][R][210]. נתונים ברמת הצומת: שגיאות שער NV מתחת ל-0.1% [P], שזירת SiV לאורך 35 km ב-~1 Hz [D], ו-CNOT בטלפורטציה במרכזי T, בבחירה בדיעבד [P] [208], [209].

חריגים והשאלות. שלושתן מתאימות לכאן יותר מלכל ארכיטקטורה אחרת; אף אחת אינה מתאימה במלואה. Photonic מחברת כל-לכל דרך הקישור האופטי (∅G-optlink), שקוד ה-qLDPC שלה, SHYPS, זקוק לו, ושלפי הטענה דורש פי 20 פחות קיוביטים פיזיים לכל קיוביט לוגי [C][280]; למארח הצורן שלה אין טכנולוגיה (∅G-sicolour): שכבות 4 ו-10 משורטטות צרות מדי. ל-Quoll אין קישור, קוד ומפענח, ולבקרת המיקרוגל-והלייזר שלה אין טכנולוגיה (∅G-nvroom): מעבד על ארכיטקטורת רשת, המשורטטת רחבה מדי. אב-הטיפוס של Fujitsu מוסיף מפעל ייצור למעגלים פוטוניים משולבים (fab_pic), אינו מציין קישוריות וחולק את פער הבקרה ב-1.55 K: הכלאה מוקדמת. רק Photonic משתמשת בקישור שעל שמו נקראת הארכיטקטורה; שערי הספין של הארכיטקטורה הזו (g_mwspin) חוזרים כחלופה בשכבה 3 בארכיטקטורות הנקודות הקוונטיות והאטומים התורמים.

המבחן הבא. על פי תקצירי הטכנולוגיות (ב-§5.2 אין שורה לפגמים), אישור עד מרץ 2028 הוא שער בלתי מותנה בין צמתים מעל 90%, קישור מבושר מעל 1 kHz, או קצב ונאמנות קישור מאב-הטיפוס הרב-מודולי של Fujitsu. הורדה בדירוג: הקישורים של Photonic עדיין ללא קצב ונאמנות, ומודולי ה-SnV ללא מספר קיוביטים, בסוף 2027; אז הימור הרשת הוא טכנולוגיה של ממסרים ושל חישה, ו-Quoll צריכה ארכיטקטורה משלה.

מה אומרים הבונים. Fujitsu, עם TU Delft ו-QuTech, בנתה אב-טיפוס פועל של ספינים ביהלום עם מרכזי בדיל–ריקות על שבבים פוטוניים [C][210], בחרה במסלול זה בזכות הקישורים האופטיים שלו בין מודולים, ומתכננת אב-טיפוס רב-מודולי עד 2027 [R][210]. Photonic טוענת שקיוביטי ספין של מרכזי T בצורן, המקושרים באור, מעניקים קישוריות גבוהה, תיקון שגיאות יעיל והתאמה לרשתות תקשורת [C][866]; ב-2024 היא הריצה CNOT בטלפורטציה בין קיוביטים בקריוסטטים שונים [C][867]. Quantum Brilliance מהמרת על קיוביטי חנקן–ריקות בטמפרטורת החדר ובלחץ הסביבה, ולדברי המנהל הכללי שלה זה מה שקובע לאן המכונות יכולות להגיע ומי יכול להשתמש בהן [C][868]; Fraunhofer IAF רכש את ה-QB-QDK2.0 שלה, המותקן בארון [C][869].

המכונות של ארכיטקטורה זו (במרשם: 5, מהן 5 התקנים, 5 בעלי שערים). SaxonQ — QC2026 Dual Core (הודגם, 10), SXQ4 (בהפעלה, 4); Fujitsu (with TU Delft and QuTech) — Diamond-spin quantum computer prototype (הודגם); Photonic Inc. — Entanglement First modules (הודגם); Quantum Brilliance — Quoll / QB-QDK 2.0 (בהפעלה, 6).

תאים מחוץ למשבצות הארכיטקטורה (7). Diamond-spin quantum computer prototype: L4 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; Diamond-spin quantum computer prototype: L5 ∅G-nvroom (פער אטלס — light, microwave and RF control of SnV spins; module operated at -271.6 °C (1.55 K)); Entanglement First modules: L4 ∅G-optlink (פער אטלס — any-to-any optical link used as the connectivity layer, not only as interconnect; basis fo); Entanglement First modules: L10 ∅G-sicolour (פער אטלס — Si-28 T-centre + silicon-photonics co-fabrication; no foundry node published; fab_diamond ); Quoll / QB-QDK 2.0: L5 ∅G-nvroom (פער אטלס — room-temperature microwave drive + green-laser initialisation + optical readout; no cryoge); QC2026 Dual Core: L5 ∅G-nvroom (פער אטלס — room-temperature optical initialisation and microwave control from a standard wall outlet,); SXQ4: L5 ∅G-nvroom (פער אטלס — optical initialisation and microwave gates at room temperature (18–27 °C), mobile, no cryo).