טופולוגי — טטרון (מיורנה) בסרגל המפה: זוגיות מיורנה

הארכיטקטורה בדוח (§8.3)

8.3.16 זוגיות מיורנה — טופולוגי — טטרון (מיורנה) (topo)

הרעיון. ארבעה אופני אפס של מיורנה על שני תילים של InAs–מוליך-על המוגדרים באלקטרודות שער (majorana) מחזיקים קיוביט אחד בזוגיות פרמיונית כוללת קבועה (enc_parity, הטטרון): Z ו-X הם הזוגיות של זוגות אופנים שונים. השערים יהיו רצפים של מדידות זוגיות הנקראים בקיבול קוונטי rf (g_mbq, ro_qcap). הטענה היא פער אנרגיה טופולוגי: כשהאופנים רחוקים זה מזה, הפיצול ביניהם יורד באופן מעריכי עם אורך התיל, ורק קוואזי-חלקיק שמגיע הופך זוגיות. ההימור בטבלה 8.3, הגנה בחומרה במקום קוד, הוא טענת קיום, במחיר של שערי קליפורד בלבד וללא דרך נסיגה.

מה היא צריכה. שרשרת אחת, ללא חלופות: השער דורש את התילים ואת הקריאה, שכן כל שער הוא מדידה; הקידוד — שני תילים לכל טטרון; הקריאה — את הקיבול הקוונטי של האי; התילים — ערימת שכבות InAs–Pb מ-MBE של III-V (fab_mbe), שאי-הסדר שבה יכול לחקות סימנים של מיורנה. אין קשת חלופות או מתנגש: כשאין יריבה באף שכבה, כשל אחד מותיר את הארכיטקטורה ללא מוצא. הקוד, המפענח והחיבור הבין-מודולי ריקים (§7.6); קוד פלוקה או קוד מבוסס-מדידה ממתין לקיוביט שיודגם. השער הוא משבצת ריקה: מוגדר מאז 2008, ומעולם לא הופעל.

היכן היא עומדת. שתי מכונות, אף לא התקן אחד: Majorana 1 ו-Majorana 2 (Microsoft), שתיהן שנויות במחלוקת, 5/30 ב-§2.7 [D]. נמדדו: קריאת זוגיות בתיל יחיד בשגיאת שיוך של 1%, שאינה כשלעצמה הוכחה לאופני מיורנה, כפי שציינו העורכים [D][13], [214]; זמני חיים של זוגיות בלולאות Z ו-X של הטטרון, 12.4 ms ו-14.5 µs, כשמבחן הרצף X–Z נדחה [P][20]; זמן החלפת זוגיות של ~20 s ב-InAs–Pb, בתיל אחד של טטרון אחד, שהבלוג של Microsoft כינה זמן חיים של קיוביט [P][21][C][215]. אין קליעה, אין מדידת X ב-Majorana 2 ואין פעולה דו-קיוביטית. תגובת Matters Arising ב-Nature חולקת על הפרשנות הטופולוגית, ונענתה בלי ויתור [D][22], [23]; קיוביט הזוגיות הבלתי תלוי של QuTech, בשרשרת קיטאייב, מוגן באופן מוגבל [P][217].

חריגים והשאלות. אין תא מחוץ למשבצות: המכונה ממלאת את כל שבע הטכנולוגיות ואינה מתאימה לשום ארכיטקטורה אחרת — ראיה חלשה: הארכיטקטורה שורטטה סביבה; מכונה אחת אינה יכולה לבחון את רוחבה. פער הקוד (∅G-pathcode) מלמד: הקודים הגאומטריים של Microsoft עצמה צריכים קישוריות של כל-לכל, שמוצר האטומים הניטרליים שלה מציע (§3.3) וסריג הטטרונים המתוכנן אינו מציע. מבין הטכנולוגיות של הארכיטקטורה, רק MBE עוברת לארכיטקטורות אחרות: Belenos ו-Lucy (Quandela), בארכיטקטורת ההיתוך, מגדלות בה מקורות פוטונים מנקודות קוונטיות.

המבחן הבא. לפי §5.2, זמן חיים של זוגיות X הקרוב לזמן החיים של Z, או שזירה דו-קיוביטית כלשהי — אישור; אף אחד מהם עד סוף 2027 — הורדה בדירוג. מאז 22 בספטמבר 2026 יש למעריכים של DARPA גישה באתר למערכת Majorana 2 במרכז המחקר של Microsoft במרילנד — גישה, לא תוצאה [C][219]. ציפייה: עד מרץ 2028 יחס זמני חיים X/Z מתחת ל-10² (כיום ~10³ [20]) או מדידת זוגיות משותפת לשני טטרונים, שיאושרו על ידי DARPA; בלי אחד מהם, הטטרון הוא תוצאה בתחום החומרים, לא ארכיטקטורה.

מה אומרים הבונים. Microsoft טוענת שקיוביטים טופולוגיים מתאימים לתיקון שגיאות בזכות שיעורי שגיאה נמוכים מטבעם, גודל קטן ובקרה ספרתית [C][215], והציגה את Majorana 1 כשמונה קיוביטים על שבב שתוכנן להתרחב למיליון [C][870]. לאחר שהחליפה את האלומיניום בעופרת בטטרונים שלה (קיוביטים העשויים משני ננו-תילים מוליכי-על עם אופני מיורנה בקצותיהם), היא מדווחת בקדם-פרסום על זמני חיים של זוגיות הקרובים ל-20 שניות, וחלקם מגיעים לדקה [P][21]. על בסיס זה קיצרה את לוח הזמנים שלה בחצי, וכעת היא מכוונת למחשב קוונטי מעשי הניתן להגדלה עד 2029, בלי לנקוב במספר קיוביטים [R][215]. בספטמבר 2026 היא העניקה ל-DARPA גישה מלאה באתר למערכת Majorana 2 שלה לצורך בדיקות בלתי תלויות [C][219].

המכונות של ארכיטקטורה זו (במרשם: 2, מהן 0 התקנים, 0 בעלי שערים). Microsoft — Majorana 1 (אחר), Majorana 2 (אחר).

תאים מחוץ למשבצות הארכיטקטורה (1). Majorana 1: L7 ∅G-pathcode (פער אטלס — empty L7 on topo architecture; MS 4D geometric codes [[96,6,8]] need all-to-all, not a tet).