פוטוניקה מבוססת-היתוך (FBQC) בסרגל המפה: היתוך פוטונים

הארכיטקטורה בדוח (§8.3)

8.3.10 היתוך פוטונים — פוטוניקה מבוססת-היתוך (FBQC) (ph_fusion)

הרעיון. פוטונים בודדים בקידוד מסלול או במשבצות זמן אינם מחוברים לעולם בשער: היתוך באופטיקה ליניארית (g_fusion) מודד שני פוטונים ממצבי משאב קטנים שהוכנו מראש בבסיס בל, תוך השמדת שניהם, והסבילות לתקלות מבוססת-ההיתוך קוראת את המצב הלוגי מתוך תבנית התוצאות. העובדה המנוצלת: פוטון אינו מאבד קוהרנטיות, אובדן הוא השגיאה השולטת שלו, והיתוך שנכשל מכריז על עצמו: הוא מוחק אחת משתי התוצאות הנמדדות שלו, במקום ידוע. המחיר הוא הדטרמיניזם. ההימור: מפעל ייצור יכול לבנות סבילות לתקלות אם כל פוטון מאבד פחות מ-2.7% מקצה לקצה, הסף עם מצבי משאב מסוג טבעת-6 [S][179].

מה היא צריכה. ההיתוך דורש גילוי המבחין במספר הפוטונים לצורך בישור, ומיתוג עם הזנה קדימה כדי לנתב את הפוטון הבא בתוך זמן המעוף שלו; המתגים דורשים את מפעל הייצור למעגלים פוטוניים משולבים, שבו כל מתג עולה 0.1–0.2 dB מתוך תקציב של ~0.5 dB לפוטון [D][169]. הקוד דורש את מפעל מצבי המשאב הרב-פוטוניים (src_resource), משבצת ריקה: מצבים מהותךים מגיעים ל-8 פוטונים בפחות מ-1 Hz, לעומת 24–168 פוטונים ב-MHz [D] (§7.6). ניתוח מחודש מ-2026 מוסיף רצפת שגיאה לוגית שנקבעת בכשל ההיתוך לבדו [S][264]. שבע שכבות מחזיקות טכנולוגיה אחת כל אחת, ושום דבר בתוך הארכיטקטורה אינו מחליף או מתנגש; ההיתוך עצמו סוגר את ענף המשתנה הרציף: הוא מחליף שערים גאוסיים, כשם שספירת פוטונים מחליפה גילוי הומודיני.

היכן היא עומדת. שש מכונות, שלושה התקנים (טבלה 8.3), אף לא קיוביט לוגי אחד. Omega chipset (PsiQuantum, פברואר 2025), עם כל עשר הטכנולוגיות במשבצות, הוא ערכת רכיבים ונספר ככזה, ולא כהתקן: נאמנות בל בהיתוך של 99.22%, ונאמנות בל בין שבבים של 99.72% לאורך 42 m [D][169]; ה-7.8×10⁻³ שלו הוא אותו היתוך בודד, ותאי הקוד והמפענח שלו מסומנים "ללא מחזור תיקון שגיאות". Belenos ו-Lucy (Quandela, 12 קיוביטים כל אחת; Lucy ב-CEA, 2025 [176]) הן ההתקנים בעלי השערים הגדולים ביותר; ה-6.2×10⁻² שלהן הוא הנתון של Ascella מ-2023 [D][265], ול-Lucy מתועדים 0 מתוך 14 תאים. ETRI 8-photon silicon-photonic qubit chip אינו מפרסם שיעור שגיאות; Carina (QuiX Quantum, 8 קיוביטים) ממתינה להפעלה ב-DLR [177]; Canopus של Quandela (24 קיוביטים) הוכרזה לענן שלה ב-2026 [C][876].

חריגים והשאלות. אף תא אינו נופל מחוץ לארכיטקטורה, ועם זאת היא משורטטת רחבה מההימור שלה. Belenos, Lucy והשבב של ETRI תופסים את טכנולוגיית ההיתוך בשערים בבחירה בדיעבד או הסתברותיים ברשת הניתנת להגדרה מחדש — אופטיקה ליניארית במודל המעגלים, שהתאים של המרשם עצמו מכנים "not FBQC fusion"; רק Omega ו-Carina מבצעות היתוך. תכנון הסבילות לתקלות של Quandela הוא הכלאה של פולטים קוונטיים ושערים באופטיקה ליניארית [266]. שתי המכונות של Quandela נושאות פער אטלס, ∅G-twofab: מקור מנקודה קוונטית III-V ורשת SiN/סיליקה, שתי טכנולוגיות ייצור במקום שבו המפה מתירה אחת (שכבה 10 צרה מדי). Omega ו-Belenos מציינות את מפעל מצבי המשאב, משבצת ריקה, כטכנולוגיה חלופית; התא של Belenos עצמה מתאר את המסלול כמסלול שלא הודגם (תיוג שגוי). לארבע האחרות אין קוד, מפענח או חיבור בין-מודולי: שלב מוקדם. בארכיטקטורות אחרות, Aurora, Jiuzhang 4.0 ו-Borealis משתמשות בטכנולוגיית הגלאים שלה.

המבחן הבא. עד מרץ 2028 (§5.2), שרשרת של שלושה היתוכים או יותר, או מצב משאב שמעבר לזוגות בל שהותך לרשת, שיפורסמו עם שיעור הצלחה מקצה לקצה, יראו שהשעון האמיתי של הארכיטקטורה, אספקת מצבי המשאב, קיים. הורדה בדירוג באוקטובר 2026: יעד 2027 של PsiQuantum זז — ההודעה שלה מיוני 2026 מתארכת רק את מתקן הקירור (המחצית השנייה של 2027) ואינה נוקבת במועד הפעלה. עלייה חזרה בדירוג עם מערכת ראשונה מתוארכת או עם קיוביט לוגי מבוסס-היתוך; הורדה נוספת אם יישארו רק נתונים של היתוך בודד, אם המצבים המותכים יישארו בשמונה פוטונים, או אם אימות שלב C של PsiQuantum [181] יחזור שלילי.

מה אומרים הבונים. Jeremy O'Brien, ממייסדי PsiQuantum, טוען שמחשב קוונטי מועיל חייב לנצל עד תום את תעשיית המוליכים למחצה [C][851]. ב-2024 תכננה PsiQuantum שהאתר שלה בבריסביין יפעל עד סוף 2027, ושהמערכת הראשונה שלה תכלול קרוב למיליון קיוביטים פיזיים [R][852]; ביוני 2026, בעת הנחת אבן הפינה לאתר חדש במורטון ביי, היא קבעה את אספקת המתקן הקריוגני למחצית השנייה של 2027, ואחריה הפעלה ומסדי שבבים, בלי לנקוב בתאריך תחילת הפעולה [R][853]. Quandela מתכננת 100+ קיוביטים לוגיים ב-2030–31 [R][854], ואומרת שמאות קיוביטים לוגיים יצרכו פחות מ-500 kW [C][854]. QuiX הבטיחה מכונה אוניברסלית ב-2026 ותיקון שגיאות ב-2027 [R][340]; חומרת הליבה של Carina, שתוכננה לקבוצת שערים אוניברסלית, הגיעה ל-DLR ביולי 2026 [C][855].

המכונות של ארכיטקטורה זו (במרשם: 6, מהן 3 התקנים, 3 בעלי שערים). Quandela — Quandela Canopus (הוכרז, 24), Belenos (בהפעלה, 12), Lucy (בהפעלה, 12); ETRI (with KAIST and the University of Trento) — ETRI 8-photon silicon-photonic qubit chip (הודגם, 8); PsiQuantum — Omega chipset (Moreton Bay / Chicago systems unnamed) (הודגם); QuiX Quantum — Carina (הוכרז, 8).

תאים מחוץ למשבצות הארכיטקטורה (3). Belenos: L10 ∅G-twofab (פער אטלס — needs two L10 nodes: SiN/silica interferometer meshes (fab_pic) plus GaAs quantum-dot sour); Quandela Canopus: L10 ∅G-twofab (פער אטלס — quantum-dot source (III-V MBE) plus photonic-chip interferometer — two L10 nodes as for Be); Lucy: L10 ∅G-twofab (פער אטלס — needs two L10 nodes: SiN/silica interferometer meshes (fab_pic) plus GaAs quantum-dot sour).