40-ion Ba-133 qLDPC testbed (IonQ: a Tempo engineering test system)

Raveh Neeman

doi:10.5281/zenodo.22674814

IonQ

40-ion Ba-133 qLDPC testbed (IonQ: a Tempo engineering test system)

IonQ · יונים לכודים · הודגם (Jun 2026) · 40 קיוביטים פיזיים · גישה: במעבדה בלבד

ארכיטקטורה: יונים לכודים — מלכודת פאול ליניארית עם מיעון לייזר פרטני · פתח במפה

פרופיל המרשם — הגרסה של המכונה לארכיטקטורה שלה (שדות המרשם באנגלית)

סוג הקיוביט: Ba-133 hyperfine

מנגנון השער: laser Molmer-Sorensen

קישוריות: all-to-all through the chain's motional bus

בקרה: room-temperature electronics + free-space laser addressing

מיקום הבקרה: room-temp + free-space optics

קריאה: fluorescence

ראיה לשער: אין נתון שפורסם

מצב המפענח: לא מקוון — הסינדרומים מפוענחים אחרי הריצה

קודים: generalized_bicycle, qcga, rotated_surface, stab_16_4_4, stab_4_2_2, toric

דגלים: code params inferred, התוצאה נקבעת בסינון בדיעבד (post-selection)

טכנולוגיות לפי שכבה — התא של המכונה בכל שכבה

1 נושא הקיוביט	יון אטומי לכוד · ראשית ▣ Fig. 1 (ion trap, Raman beams steered by AODs) ✅ 40 ¹³³Ba⁺ ions in one stationary chain; physical coherence 1.1±0.3 s; lab-only testbed (Jun 2026)
2 קידוד	קיוביט על-דק / קיוביט מצב-שעון · ראשית ▤ §II (Mid-circuit measurement) 🔎 ¹³³Ba⁺ ground-state hyperfine qubit; family-determined, no machine-specific encoding source
3 מנגנון השער	שער לייזר מולמר–סורנסן / הסטת אור · ראשית ▣ Fig. 1 (counter-propagating Raman gates); Figs. 4–5 (MS gate DRB); App. C ✅ laser Mølmer–Sørensen entangling gates across the 40-ion chain
4 קישוריות והובלה	אפיק תנועתי של שרשרת יונים (כל-לכל בשרשרת) · ראשית ▣ Fig. 1 (Tanner graphs of required 2Q connectivity); App. F Qubit mapping ✅ all-to-all through the chain's motional bus (degree 39); eight codes in three families run with no hardware reconfiguration (nine in the June version)
5 בקרה	מיעון לייזר של יונים במרחב חופשי (אלומות AOM/AOD) · ראשית ▣ Fig. 1 (Raman beams steered with AODs); Fig. 10 (gate/MCM schedule) ✅ room-temperature electronics + free-space laser addressing
6 קריאה	גילוי מצב בפלואורסצנציה (יונים, פגמים) · ראשית ▣ Fig. 1 (OMG-based MCM sequence); §II; Fig. 6 (leakage detection/rejection) ✅ fluorescence readout with leakage detection; ~75 % post-selection rejection for the larger codes
7 קוד	קודי qLDPC לא-מקומיים (bivariate bicycle, "gross") · ראשית ▣ Fig. 2 (BB5/GB4 survival vs syndrome cycles); §III; App. A Code definitions ✅ eight codes in three families on one device (nine in the June version); break-even within error bars (logical 3.95±0.68 s in one code vs physical 3.84±0.48 s = 3 T₂*, arXiv version of 14 Sep 2026; the June version gave 3.3±0.9 s); BB5 [[18,4,3]] 4× X / 9× Z below the prior superconducting BB run
8 מפענח	— (פער אטלס: ∅G-beam) · ראשית ▤ §III (Quantum memory experiments) 🔎 beam-search decoder (Delfosse) for the qLDPC codes, run offline; no Atlas node for search decoders
9 חיבור בין-מודולי	— none — אין דבר בשכבה זו ◌ 🔎 single 40-ion chain in one module, no interconnect
10 ייצור	ייצור מלכודות יונים (שבבי אלקטרודות משטח; מלכודות להבים תלת-ממדיות בעיבוד שבבי) · ראשית ◌ 🔎 surface-electrode ion-trap microfabrication; family-determined, no machine-specific fab source

רשומות סטנדרטיות

שיעור הקבלה → 0.25 · typical for the larger codes (~75% rejection)

Jun 2026 · מקור

קוהרנטיות T2 (הד/DD) → 4.0 s · best (logical lifetime, one code per the abstract)

physical baseline on the same device 3.84 ± 0.48 s (= 3 T₂*; arXiv version of 14 Sep 2026; 3.3 ± 0.9 s in June) · Sep 2026 · מקור

ראיות: ✅ 6 / 10

תמונות

כל תמונה מלווה בתיאור של מה שהיא מראה ובשורת הקרדיט שלה.

Fig. 12 — Figure 12: Green/blue lines indicate one-/two-qubit Raman gates, and red lines indicate periods of state preparation, MCM, or readout. All Raman ga… — A timing plot, drawn as horizontal bars, of quantum error-correction circuits for 'BB5' codes, a family of quantum low-density parity-check codes, at code distances 3, 4 and 5. It comes from the arXiv paper 'Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes' (Tham, Debnath, Delfosse and co-authors), figure 12. Each bar alternates laser (Raman) gate periods with state preparation and mid-circuit measurement; notice how every added syndrome-extraction cycle lengthens the circuit, reaching about half a second. “Fig. 12 — Figure 12: Green/blue lines indicate one-/two-qubit Raman gates, and red lines indicate periods of state preparation, MCM, or readout. All Raman gates are…” by Edwin Tham et al., arxiv.org/abs/2606.06455, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)