→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

סבילות לתקלות מבוססת-היתוך code_fusion

קוד סובלני לתקלות המורכב מהיתוכים הורסים באופטיקה ליניארית על מצבי משאב פוטוניים מוכנים מראש, הסובל בתאוריה אובדן פוטונים של 2.7-17.4% ומעולם לא הורץ מקצה לקצה.

סבילות לתקלות מבוססת-היתוך

code_fusion · שכבה 7 קוד · תאוריה / תכנון בלבד
פתח במפה

מצבי משאב + היתוכים; סף אובדן 2.7% לפוטון (טבעת-6 מוגברת), 17.4% רק למצב משאב בקידוד {7,4} של ~168 פוטונים; אין הדגמה.

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. … · 2023
[169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, v… · 2025
[264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The su… · 2026

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא
פוטון (חלקיק טבעי, אופנים מהונדסים)
(b) זמן · שזירה
—
(c) קריאה
—
(d) ניידות
קיוביטים מעופפים (פוטונים)
(e) בקרה
—
(f) מבנה השגיאה
אובדן (מחיקה)
(g) ייצור
—

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

loss threshold → 2.7% per photon (boosted 6-ring); 17.4% ({7,4}-encoded resource state)
מגדירה: ערוץ השגיאה · 2025-06 · מקור

מסגרת FBQC = Bartolucci et al., Nat. Commun. 14, 912 (2023-02). ה-2.7% (טבעת-6 מוגברת) וה-0.38–0.82% של Sparrow (טבעת-6 לא מקודדת, arXiv:2606.28490, 2026) מניחים הגברה, מודלי הטיה ומפענחים שונים, והפער ביניהם לא יושב.

רשומות סטנדרטיות

שכבות 2Q לסבב סינדרום → לא פורסם · theory
No syndrome round exists in FBQC: destructive fusion measurements on small resource states replace the repeated stabiliser circuit · 2025-06 · מקור [S] ⓘ
קצב הקוד k/n → לא פורסם · theory
No k/n for the headline instance: the 2.7%-loss-threshold construction is a boosted 6-ring resource state, not an [[n,k,d]] block code · 2025-06 · מקור [S] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

פוטוניקה מבוססת-היתוך (FBQC) — PsiQuantum (Omega), Quandela, QuiX · G4 G6

קשתות

דורשת: היתוך באופטיקה ליניארית (מבושר), מחולל מצבי משאב רב-פוטוניים (RSG; טבעת-6 וכו')
נחוצה עבור: MWPM / Sparse Blossom (+זיווג מתואם)°·
חלופות: שרשור בוזוני (חזרה-חתול, LDPC-חתול, GKP+qLDPC)
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 2 מכונות (2 ראשית · 0 חלופית)

↗ כרטיס המרשם שלה · מאמר / מוצר / עיתונות: קישורים שבהם המכונה נזכרת בשמה (הייחוס נבדק ב-20 בספטמבר 2026)

תמונות

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

Fig. 3 — Fig. 3: Performance of the six-ring (orange line) and 4-star (blue line, FBQC version of best architecture in literature11, see Supplementary note V…
Plot of simulated error thresholds, drawn by computer. From Nature Communications (2023), 'Fusion-based quantum computation', by Sara Bartolucci, Terry Rudolph, Chris Sparrow and colleagues. It compares two fusion networks, '6-ring' and '4-star', by the combinations of fusion erasure probability and measurement error probability they can still correct: the shaded areas below each line. The 6-ring network tolerates about 12% erasure when measurements are perfect, far more than the 4-star network's about 7%. Fusion-based quantum computing builds its code from small entangled photon states joined by fusion measurements. “Fig. 3 — Fig. 3: Performance of the six-ring (orange line) and 4-star (blue line, FBQC version of best architecture in literature11, see Supplementary note VA) fusion…” by Bartolucci et al., www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 4 — Fig. 4: (a)-(c) Graph state measurement patterns that establish loss-tolerance. (d) Tree-encoded fusion scheme. (e) Preparing tree-encoded logical q…
A six-panel drawn figure: small graph-state diagrams of measurement patterns, a tree-encoded fusion joining two logical qubits, and heat maps of simulated fusion success rates. It is Figure 4 of "Photonic Quantum Computing on Spin Memory Architecture with Tree-Encoded Fusion" by Xiangyu Ren, Yuexun Huang and co-authors (arXiv). It illustrates fusion-based fault tolerance built on heralded linear-optical fusions, where tree-shaped encodings help a fusion tolerate photon loss and failure; compare the redundant, repeat-until-success and tree-encoded maps as the encoding parameters grow. “Fig. 4 — Fig. 4: (a)-(c) Graph state measurement patterns that establish loss-tolerance. (d) Tree-encoded fusion scheme. (e) Preparing tree-encoded logical qubit from…” by Xiangyu Ren et al., arxiv.org/abs/2604.21475, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Fig. 1: Outline of the architecture.a Setup for the measurement of parity check ZjZm of two foliated data qubits j and m at time intervals t and t +…
Five-panel drawn figure of an architecture for a photonic quantum computer. From npj Quantum Information (2026), 'Fusion-based implementation of qLDPC codes with quantum emitters', by Susan X. Chen, Matthias C. Löbl, Ming Lai Chan, Anders S. Sørensen and Stefano Paesani. Panel (b) stacks layers of a bivariate-bicycle low-density parity-check code, joined partly by long optical fibres; its inset shows a fusion, two photons each carried on two rails and mixed on beam splitters before four detectors. Panels (c)–(e) show the small entangled photon states the code is built from and the emitter circuits that make them. Notice the long-range fibre links. “Fig. 1 — Fig. 1: Outline of the architecture.a Setup for the measurement of parity check ZjZm of two foliated data qubits j and m at time intervals t and t + 1 by…” by Chen, Susan X.; Löbl, Matthias C.; Chan, Ming Lai; Sørensen, Anders S.; Paesani, Stefano, www.nature.com/articles/s41534-026-01233-y, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
code_fusion · layer 7 קוד · centrality 6.7 · theory / design only · updated 2026-09-30

סבילות לתקלות מבוססת-היתוך

קוד סובלני לתקלות המורכב מהיתוכים הורסים באופטיקה ליניארית על מצבי משאב פוטוניים מוכנים מראש, הסובל בתאוריה אובדן פוטונים של 2.7-17.4% ומעולם לא הורץ מקצה לקצה.

Verdict. ממשי: ספי אובדן שנגזרו בסימולציה, מ-2.7% (טבעת-6 מוגברת) עד 17.4% (קידוד {7,4}). לא מוכח: כל ריצה של הסכמה בחומרה; קיימים רק רכיבים. להוריד בדרגה אם לא תהיה הדגמה של סריג היתוכים עד 2029.

Key references

Λ = מקדם דיכוי השגיאות לכל צעד במרחק הקוד; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (שלב A — רעיון → B — תוכנית מו״פ → C — אימות ותיקוף (V&V) ממשלתיים); G1–G7 = מחלקות היעדים של הדוח (ראו "שחקנים וכלכלה").

זהות ומוצא

ארכיטקטורה סובלנית לתקלות ללא שער דו-קיוביטי דטרמיניסטי: מצבי משאב פוטוניים מוכנים מראש נצרכים בהיתוכים הורסים באופטיקה ליניארית, והקוד חי בתבנית של אילו היתוכים הצליחו, נכשלו או דיווחו על אובדן. Bartolucci, Birchall, Bombín ועמיתיהם ב-PsiQuantum ניסחו אותה באופן פורמלי עם ספים ב-2023 S[179]. היא מחליפה את השרשור הבוזוני של GKP כדרכה של הפוטוניקה לסבילות לתקלות. תכונות: פוטונים מעופפים, אין אופן בקרה טבעי ואין שעון משלה; שגיאות של אובדן טהור, אין דרישת-קדם ייצורית מעבר להיתוך וליצירת מצבי משאב.

פיזיקה וגבולות

האובדן הוא משתנה התכנון: פוטון אבוד הופך היתוך למחיקה מבושרת במיקום ידוע; כישלון מובנה של ההיתוך מוחק אחת משתי תוצאותיו, והמפענח עוקף את שניהם. מכאן סבילויות גבוהות במיוחד — אובדן של 2.7% לפוטון עם טבעת-6 מוגברת, 17.4% עם מצב בקידוד {7,4} של ~168 פוטונים שאיש אינו יכול לייצר S[179]. המלכוד נמצא מתחת לסף. ניתוח מחדש מ-2026 מראה שכישלון ההיתוך לבדו, באובדן פיזי אפס, משאיר רצפת שגיאה לוגית המצטמצמת רק עם מרחק הקוד, ולכן להיות מתחת לסף אינו אומר דבר על התקורה ל-10⁻¹⁰; היתוך מתווך-פולט מעלה את הסף ל-7.0–7.3% לעומת 0.38–0.82% של טבעת-6 לא מקודדת S[264]fact. הזזת הרצפה דורשת פוטוניקה באובדן נמוך יותר, היתוך מוגבר, או פולטים.

מצב ההנדסה העדכני

טבלה
תאריך נתון מי תג
2023-02 מסגרת FBQC וספים נגזרים Bartolucci et al., PsiQuantum S[179]
2025-02 נאמנות בל של היתוך ברמת הרכיב 99.22% PsiQuantum D[169]
2025-06 סף אובדן מ-2.7% (טבעת-6 מוגברת) עד 17.4% ({7,4}) תאוריה S[179]
2026-06 רצפת כישלון היתוך באובדן אפס; סף פולט 7.0–7.3% Sparrow S[264]

בטבלה חוצת-הפלטפורמות של הדוח הפוטוניקה מקבלת אפס בכל פרימיטיב של סבילות לתקלות: אין דיכוי מתחת לסף, אין קיוביט לוגי מעבר לנקודת האיזון, אין שער לוגי דו-קיוביטי, פענוח לגילוי בלבד D[687].

ספי האובדן ל-6-טבעת אינם ברי השוואה: 2.7% לפוטון ל-6-טבעת עם הגברה (boosting) [179] לעומת 0.38–0.82% (הטיה סטטית) ל-6-טבעת לא מקודדת [264], בהגברה, במודלי הטיה ובמפענחים שונים. כל ספי ה-fusion הם סימולציה, אף אחד לא נמדד, ואף קבוצה עצמאית לא שחזרה אותם. נכון ל-4 בספטמבר 2026 PsiQuantum לא פרסמה תגובה לביקורת התת-סף מ-2026-06 ואף תוצאת חומרה מ-2026; התקדמותה נראית רק דרך חוזי V&V של DARPA.

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

דבר אינו מיוצר עבור הקוד הזה; הוא יורש את מחסנית המעגלים המשולבים הפוטוניים של הקלטים שלו (צורן 300 mm ב-GlobalFoundries) Cfact. אין נתון ניצולת, עלות או אנרגיה, משום שדבר אינו מריץ אותו. העומס שהוא מטיל הוא סנכרון: מצב בקידוד {7,4} פירושו ~168 פוטונים לסבב, לכל אחד מקור, נתיב מיתוג וערוץ גלאי, לעומת שיא של 8 פוטונים מהותכים בקצב של 0.4–2.3 לדקה D[688]. ב-10³ היתוכים לשנייה האילוץ הוא אובדן המתג; ב-10⁶ שמכונה שימושית זקוקה להם — ערוצי גלאים קריוגניים והזנה קדימה ב-GHz, ואף אחד מהם לא נבנה. ECCN 4A906 מכסה את המכונה המורכבת fact.

תפקיד במחסנית

דורשת היתוך באופטיקה ליניארית ומחולל מצבי משאב, ואף אחד מהם אינו בקנה מידה הרלוונטי לקוד, ואינה מספקת דבר במורד הזרם — היא עומדת בראש ארכיטקטורת ההיתוך הפוטונית (PsiQuantum, Quandela, QuiX). היא מחליפה את השרשור הבוזוני של GKP, והמעבר מוחלט: נושא קיוביט, גלאים ומודל שגיאה שונים. מחזור ה-MHz שלה הוא טענת תכנון, לא מדידה: המחזור האמיתי הוא אספקת מצבי המשאב, ~0.4–2.3 לדקה D[688]. אימות: הספים הם סימולציות של מפענח תחת מודלי רעש מוצהרים, שמעולם לא נמדדו ולא שוחזרו באופן עצמאי; הניתוח מחדש מ-2026 הוא הערעור הראשון שפורסם על הרלוונטיות של המסגרת, ללא מענה נכון ל-4 בספטמבר 2026.

שחקנים וכלכלה

מי.
ארגון תפקיד מדינה מה הם עושים ראיות
PsiQuantum מפתח ארה״ב הגתה את FBQC; ההימור היחיד במפת הדרכים שלה S[179]
Quandela מפתח צרפת מפעילה חומרה תואמת של אופטיקה ליניארית Cfact
Sparrow Quantum מחקר דנמרק פרסמה את ביקורת התת-סף של 2026 Sfact
DARPA מממן ארה״ב אימות ותיקוף של המחסנית של PsiQuantum בשלב C של QBI fact

כספים.
2024-04 · PsiQuantum · התחייבות של הממשל הפדרלי האוסטרלי ושל קווינסלנד · A$940 M · הוכרז Pfact
2025-09-10 · PsiQuantum · סבב E · USD 1 B לפי שווי של USD 7 B · נסגר fact
2026-05-21 · PsiQuantum · מכתב כוונות של CHIPS האמריקאי · USD 100 M · לא מחייב fact
2026-07-22 · PsiQuantum · הרחבת שלב C של DARPA QBI · USD 125 M · סופי fact

שוק ושרשרת אספקה. אין מוצר ואין שוק: הנכס הוא מפת דרכים ועוד התחייבויות ממשלתיות; הספקים שחשובים יושבים במעלה הזרם. משלם עבור G3/G4 בלבד.

קניין רוחני ותקנים. אין משפחת פטנטים מתוארכת הייחודית לקוד סריג ההיתוכים נכון ל-4 בספטמבר 2026; הקרוב ביותר הוא US 12,437,225 של ORCA fact.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. (2024-04 · מכונה שימושית ב-Brisbane עד סוף 2027 · בסיכון: האתר הועבר ל-Moreton Bay, הנחת אבן הפינה נדחתה ל-2026-06, אספקת מתקן הקירור של Linde לא צפויה לפני המחצית השנייה של 2027 Cfact) Pfact. רקורד מאמרים חזק, לוח זמנים חלש.

פרשנות אסטרטגית. אם ביקורת התת-סף תחזיק, ההימור הפוטוני הגדול ביותר במימון פרטי יזדקק לרשת באובדן נמוך בהרבה או לפנייה להיברידים של פולטים — תכנון מחדש לחברה שכבר מאחרת. המנצחים אם זה יעבוד: PsiQuantum, מפעל הייצור שלה, ספקי הגלאים; המפסידים: GKP בוזוני וכל מי שמוכר שער מהיר ולא מחיקה זולה.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר עד 2028: הדגמה מקצה לקצה של סריג היתוכים בכל מרחק קוד שהוא, עם אובדן ושגיאה לוגית נמדדים; להוריד בדרגה אם יישארו רק מספרים של רכיבים. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: סריג קטן שעובד. התרחיש הגרוע ביותר: היא נשארת מאמר, והיברידים של פולטים יורשים אותה. פתוח: האם מישהו יפריך את הביקורת של 2026; איזה סף ישרוד את החומרה; האם שלב C יפרסם מספר ברמת הקוד.

רשתות היתוך אינן חייבות לשאת חישוב שלם: בנייה מ-2026 מגבילה אותן לתפר של ניתוח סריג מבוזר בקוד המשטח בין מעבדים של קיוביטי חומר, שבו "בדיקות היברידיות" משלבות קריאות מקומיות של קיוביטי עזר עם תוצאות ההיתוך של מצבי משאב פוטוניים P[893]. בסימולציה ללא רעש מקומי, התפר עומד במחיקה של 50% מתוצאות ההיתוך (38% ו-32% כששרשראות המשאב נקטעות לשמונה ולחמישה קיוביטים), ומרחק הממשק של הגודל הנצפה של המיזוג עולה מ-d + 1 ל-2d + 1; בשיעורי שגיאות של 10⁻³ במעגל ובמצבי המשאב, השגיאות המקומיות מסתירות במידה רבה את היתרון הזה, ויצירת מצבי המשאב אינה ממודלת P[893].

מקורות
  1. [169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, vol. 641, no. 8064, pp. 876–883, Feb. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-08820-7. [D]
  2. [179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. 912, Feb. 2023, doi: 10.1038/s41467-023-36493-1. arXiv:2101.09310. [S]
  3. [264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The subthreshold issue of fusion-based quantum computing,” arXiv:2606.28490, Jun. 2026. [S]
  4. [687] R. Neeman, “Quantum Technology Atlas,” ed. 2026.09, Qodeh, Sep. 2026, §3.2. [D]
  5. [688] P. Thomas, L. Ruscio, O. Morin, and G. Rempe, “Fusion of deterministically generated photonic graph states,” Nature, vol. 629, no. 8012, pp. 567–572, May 2024, doi: 10.1038/s41586-024-07357-5. [D]
  6. [893] F. Burt et al., “Loss-tolerant distributed lattice surgery using fusion networks,” arXiv:2610.01923, Oct. 2026. [P]