פוטוניקה של משתנה רציף — GKP בסרגל המפה: GKP אופטי
פוטוניקה של משתנה רציף — GKP
שעונים נגזרים
- סבב סינדרום
- —
- מחזור נמדד
- 1 MHz clock (Aurora); no logical cycle
- זמן תגובה
- 1.0 µs (לולאה שפורסמה) · חסם תחתון 2.0 µs
- קוהרנטיות
- T1 — · T2 — · פעולות לזמן קוהרנטיות —
- חשיפת סרק לסבב
- t_round/T2 = — · שגיאת סרק נמדדת —
- הערות
- measurement-driven photonic architecture: no syndrome round; native clock in the measured column; reset time unpublished for ro_homodyne; no code on this architecture
טכנולוגיות לפי שכבה — הראשית, ואחריה החלופיות
קשרים בתוך הארכיטקטורה
סימוני המפה
הארכיטקטורה בדוח (§8.3)
8.3.11 GKP אופטי — פוטוניקה של משתנה רציף — GKP (ph_cv)
הרעיון. אופנים של אור סחוט (squeezed), ולא פוטונים בודדים, נושאים את החישוב: מפצלי אלומה שוזרים אותם באופן דטרמיניסטי למצב אשכול מרובב בזמן, שערים גאוסיים CV (g_cv) מחשבים עליו באמצעות מדידה הומודינית והזנה קדימה, וקידוד רשת GKP (enc_gkp) מספק גם את הקיוביט וגם את המשאב הלא-גאוסי שחסר לפעולות גאוסיות. תוכנית האב של Xanadu בונה "מצבי משאב היברידיים תלת-ממדיים הכוללים גם קיוביטים בוזוניים וגם מצבי ואקום סחוטים" [S][267]. לעומת ההיתוך, הארכיטקטורה ממירה שזירה הסתברותית בשזירה דטרמיניסטית, ומחיקות מבושרות ברעש אנלוגי: האובדן פועל כהזזה אקראית שמכלה סחיטה. ההימור: שבבים פוטוניים ייצרו מצבי GKP בסחיטה הקרובה ל-~10 dB שהקוד צריך, לפני שהאובדן יכלה אותם [S][174].
מה היא צריכה. השערים הגאוסיים דורשים אופנים סחוטים והזנה קדימה בטמפרטורת החדר; הקריאה ההומודינית דורשת מתנד מקומי הנעול בפאזה על ידי אותה אלקטרוניקה, ולכן הגילוי, ההחלטה והאפנון חייבים להיסגר בתוך שעון ה-1 µs [D][173]. GKP אופטי דורש את הסחיטה הזו; מקור ה-GKP הטוב ביותר על שבב מגיע ל-0.62 dB אפקטיביים [D][174]. הקוד, שרשור בוזוני של GKP תחת קוד qLDPC חיצוני, דורש את קיוביט ה-GKP הפנימי, ולכן הוא תלוי בסגירת הפער הזה. שבע שכבות מחזיקות טכנולוגיה אחת כל אחת. קשתות החלופות קובעות את זהות הארכיטקטורה: שערים גאוסיים מול היתוך, גילוי הומודיני מול ספירת פוטונים, Relay-BP מול זיווג.
היכן היא עומדת. מכונה אחת, התקן אחד: Aurora (Xanadu, ינואר 2025), 35 שבבים, 12 אופנים למחזור של 1 MHz, מצב אשכול 12×N שנוצר במשך שעתיים באובדן כולל של ~14 dB, ללא חישוב עם תיקון שגיאות [D][173]. היא מריצה את המפענח היחיד בלולאה בפוטוניקה, בתוך שעון ה-1 µs [D][173], ו-11 מתוך 12 התאים שלה מתועדים — המכונה הפוטונית בעלת הראיות הטובות ביותר. טבלה 8.3 עדיין אינה מייחסת לארכיטקטורה התקן בעל שערים או שגיאת שער דו-קיוביטי; המרשם מסמן את Aurora כמכונת גילוי בלבד שהאובדן שולט בה. Xanadu מציבה את האובדן שלה ב-2026 על 24× מעל הסף [C][178] ומתכננת 1× ב-2030, אבן דרך של סבילות לתקלות ב-2028–29 ו-1,000+ קיוביטים לוגיים עד 2031 [R][178]; היא מחזיקה מקום בשלב B של DARPA QBI [65], [66].
חריגים והשאלות. ארכיטקטורה של מכונה אחת אינה יכולה להראות אם היא משורטטת היטב; היא משורטטת סביב תכנון אחד. Aurora מתאימה לכל משבצת, בלי פער ובלי none, אבל החלופות שלה מתקנות את הקשתות. גילוי המבחין במספר הפוטונים מבשר את מצבי ה-GKP שלה, ולכן הארכיטקטורה צריכה את שתי טכנולוגיות הגלאים שקשת החלופות שלה מתייחסת אליהן כיריבות: ספירה — כדי ליצור את הקיוביט, גילוי הומודיני — כדי לחשב. המפענח שלה הוא זיווג, ו-Relay-BP, הטכנולוגיה הראשית של הארכיטקטורה עבור הקוד החיצוני qLDPC, רשום כחלופה. לחלופת השער, ההיתוך, אין מכונה. Jiuzhang 4.0 ו-Borealis, קודמתה של Aurora, חולקות את נושא הקיוביט הסחוט ומחזיקות את טכנולוגיית השערים הגאוסיים כחלופה מחוץ לארכיטקטורה, ללא הזנה קדימה: דוגם גאוסי הוא הארכיטקטורה הזו פחות הזנה קדימה ומצבי GKP. הקידוד והקוד משותפים עם ארכיטקטורת החתול וה-GKP במיקרוגל.
המבחן הבא. עד מרץ 2028 (§5.2): מצב GKP אופטי על שבב עם סחיטה אפקטיבית מעל 1 dB, ומקדם אובדן שפורסם בטווח של פי 10 מהסף; לוח הזמנים של Xanadu עצמה, מ-24× ב-2026 ל-1× ב-2030, דורש שיפור של פי ~2.2 בשנה [S]. שניהם ישמרו על אמינותה של אבן הדרך של 2028–29. הורדה בדירוג אם הסחיטה האפקטיבית תישאר מתחת ל-1 dB לאורך 2027, או אם אבן הדרך תזוז.
מה אומרים הבונים. Xanadu בחרה בקיוביטי GKP משום שהלוגיקה שלהם פועלת בטכניקות דטרמיניסטיות בטמפרטורת החדר, והמצבים עוברים בין שבבים בסיב סטנדרטי [C][856]. היא אומרת ש-Aurora יכולה, עקרונית, לגדול לאלפי מסדי שרתים ולמיליוני קיוביטים [C][857], ומצביעה על אובדן אופטי כמכשול הבא [C][856]. מפת הדרכים שלה מאוגוסט 2026 מורידה "מדד טכני מרכזי לאובדן", שהיא אינה מגדירה, מ-24.1× ב-2026 ל-1.0× ב-2030 [R][178]; המנהל הכללי שלה מצפה לסבילות לתקלות ב-2028–29 [R][178]; והיא מבטיחה עד 200 קיוביטים לוגיים עד 2029, 500 עד 2030 ויותר מ-1,000 עד 2031 [R][178].
המכונות של ארכיטקטורה זו (במרשם: 1, מהן 1 התקנים, 0 בעלי שערים). Xanadu — Aurora (הודגם, 12).
תאים מחוץ למשבצות הארכיטקטורה: אין — כל תא של כל מכונה נמצא במשבצת של הארכיטקטורה.