מפעל מצבי קסם (טיפוח / זיקוק / החלפת קוד)

Raveh Neeman

doi:10.5281/zenodo.22674814

מפעל מצבי קסם (טיפוח / זיקוק / החלפת קוד) code_magic

תת-המערכת המייצרת מצבי משאב לא-קליפורדיים, כדי שקוד עם שערי קליפורד טרנסוורסליים יוכל להריץ מעגלים אוניברסליים.

code_magic · שכבה 7 קוד · הודגם · מאז 2025

פתח במפה

משאב לא-קליפורדי; טיפוח מגיע לשגיאת T של 10⁻⁹ בעלות של ~CNOT (תאוריה), 0.9999 הודגם בשיעור קבלה של 8%.

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[689] S. Bravyi and A. Kitaev, “Universal Quantum Computation with ideal Clifford gates and nois… · 2005

[690] C. Gidney, N. Shutty, and C. Jones, “Magic state cultivation: growing T states as cheap as… · 2024

[107] S. Dasu et al., “Breaking even with magic: demonstration of a high-fidelity logical non-Cl… · 2025

[147] P. S. Rodriguez et al., “Experimental demonstration of logical magic state distillation,” … · 2025

[666] L. Daguerre, R. Blume-Kohout, N. C. Brown, D. Hayes, and I. H. Kim, “Experimental Demonstr… · 2025

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא: ביניים / בלתי תלוי בנושא
(b) זמן · שזירה: —
(c) קריאה: —
(d) ניידות: חיווט סטטי לשכנים קרובים
(e) בקרה: —
(f) מבנה השגיאה: פאולי סטוכסטית
(g) ייצור: —

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

cultivation (Google) → 0.9999(1), 8% acceptance, 40× error reduction

מגדירה: ערוץ השגיאה · 2025-12 · מקור

code switching (Quantinuum) → ≤ 5.1×10⁻⁴ at 82.6% acceptance

מגדירה: ערוץ השגיאה · 2025-06 · מקור

רשומות סטנדרטיות

שיעור הקבלה → 0.08 · הטוב ביותר

Google cultivation on Willow: 'reduces the error by a factor of 40, with a state fidelity of 0.9999(1) (retaining 8% of attempts)' · 2025-12 · מקור [D] ⓘ

קיוביט·סבבים למצב קסם → 14600 · theory

Litinski (15-to-1)_{7,3,3} at p=1e-4: 810 qubits x 18.1 code cycles = 14,600 qubit-cycles per T state (p_out 4.4e-8); 20,700 for 9.3e-10 · 2019-05 · מקור [S] ⓘ

מצבי קסם לסבב למפעל → 0.0552 · theory

Litinski single-level 15-to-1 factory: one T state per 18.1 code cycles; two-level (20-to-4)x(15-to-1): 90.3 cycles, 16,400 qubits · 2019-05 · מקור [S] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

סריג טרנסמונים עם מצמדים ברי-כוונון (חלופית) — IBM (Heron, Nighthawk), Google (Willow), Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu/RIKEN, QuantWare · G2 G3 G4

יונים לכודים — QCCD (הובלה בין אזורים) (חלופית) — Quantinuum (H1, H2, Helios, Sol), Universal Quantum · G2 G3 G6 G7

יונים לכודים — מלכודת פאול ליניארית עם מיעון לייזר פרטני (חלופית) — IonQ (Aria, Forte, Tempo), AQT, Qudoor, Maryland/Duke (EURIQA), Innsbruck · G2 G3 G6 G7

מערך מלקחיים אופטיים לאטומי רידברג — אלקליים (Rb/Cs) (חלופית) — Harvard/MIT, QuEra (Gemini), Pasqal (Orion), Infleqtion, Google (2026; species not stated) · G1 G3 G7

קשתות

דורשת: קוד המשטח המסובב (+ גרסאות רתומות)°, קוד הצבע (שערי קליפורד טרנסוורסליים)°

° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 14 מכונות (0 ראשית · 14 חלופית)

מעגלים מוליכי-על 7
Fujitsu >10,000 physical / ~250 logical (STAR) Fujitsu + AIST + RIKEN עיתונות ▨ ✅ (חלופית)
Willow Google Quantum AI מאמר מאמר דף מוצר ▤ ✅ (חלופית)
IBM Quantum Blue Jay IBM בלוג ▣ Fig. 2 (factory f, code-factory adapter a'); §2.5 T injections ✅ (חלופית)
IBM Quantum Heron r2 IBM מאמר מאמר עיתונות ▣ Fig. 3 (magic-state injection); Fig. 4 (|H_L>, |T_L> density matrices) ✅ (חלופית)
IBM Quantum Heron r3 (ibm_pittsburgh) IBM בלוג עיתונות ▤ 🔎 (חלופית)
IBM Quantum Starling IBM בלוג ▣ Fig. 2 (factory f, code-factory adapter a′); §2.5 T injections ✅ (חלופית)
Zhejiang University 125-qubit surface-code processor Zhejiang University + Graduate School of China Academy of Engineering Physics (Beijing) מאמר ▣ Fig. 4a (logical magic-state preparation); §V 🔎 (חלופית)
יונים לכודים 5
Apollo Quantinuum בלוג ▥ ✅ (חלופית)
System Model H1 (H1-1) Quantinuum בלוג עיתונות ▤ 🔎 (חלופית)
System Model H2 (H2-1, H2-2) Quantinuum מאמר מאמר מאמר ▤ ✅ (חלופית)
Helios Quantinuum מאמר מאמר מאמר ▤ 🔎 (חלופית)
University of Innsbruck trapped-ion demonstrator (Institut für Experimentalphysik) University of Innsbruck מאמר מאמר מאמר ▣ Fig. 4 (FT magic state |H>_L); Fig. 5 (T-gate injection) ✅ (חלופית)
אטומים ניטרליים 2
448-atom fault-tolerant processor Harvard / MIT / QuEra מאמר עיתונות ▣ Fig. 4 (3D Reed–Muller 45° plateau = transversal T) ✅ (חלופית)
Gemini-class QuEra מאמר דף מוצר ▣ Fig. 3 (5-to-1 MSD); Fig. 1b; Fig. 4c,d ✅ (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. 1 — Figure 1: Architecture overview and indirect comparator. (a) The indirect route prepares three logical |T⟩L|T resources and converts them to |CS⟩L|C — A drawn diagram comparing two ways to make an entangled controlled-S magic state: from three T states through a small circuit, or directly from two Steane code blocks that are checked, moved into a surface code and grown to distance 13. It comes from arXiv 2609.09993 (Min, Heo). Magic states supply the non-Clifford gates that error-corrected quantum computers need; notice the code switching from triangular colour-code blocks to square surface-code patches. “Fig. 1 — Figure 1: Architecture overview and indirect comparator. (a) The indirect route prepares three logical |T⟩L|T resources and converts them to…” by Gunsik Min, Jun Heo, arxiv.org/abs/2609.09993, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Fig. 1 — Figure 1: Logical-level connection between cultivation and classical coding. For U∈𝒞3U, each parity of the branch bits is measured by a commut — A flow diagram of formulas in five boxes (resource basis, Clifford checks, schedule, record code, postselection), not hardware. From "Coded Clifford Measurements for Multiqubit Magic-State Cultivation" by Gunsik Min and Jun Heo. It explains a way to verify magic states, the extra resource fault-tolerant computers need for non-Clifford gates: commuting Clifford checks produce records that form a classical code, and postselection rejects records outside it, so a wrong-but-accepted state needs at least d_G flipped record bits. “Fig. 1 — Figure 1: Logical-level connection between cultivation and classical coding. For U∈𝒞3U, each parity of the branch bits is measured by a…” by Gunsik Min, Jun Heo, arxiv.org/abs/2609.09994, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Fig. 1 — Figure 1: Implementation of the logical TT-gate on a self-dual code via transversal code switching between the self-dual code (S) on the lower wire… — A quantum circuit diagram, not hardware: a logical T gate is performed by teleporting a state from one error-correcting code to a second, applying T there, and teleporting it back. It is Figure 1 of the arXiv paper "Efficient fault-tolerant code switching via one-way transversal CNOT gates" by Sascha Heußen and Janine Hilder. It illustrates code switching: the 3D triorthogonal code can apply the non-Clifford T gate transversally where the 2D self-dual code cannot, offering an alternative to magic-state distillation; purple flags mark state preparations needing verification. “Fig. 1 — Figure 1: Implementation of the logical TT-gate on a self-dual code via transversal code switching between the self-dual code (S) on the lower wire and a…” by Sascha Heußen, Janine Hilder, arxiv.org/abs/2409.13465, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

code_magic · layer 7 קוד · centrality 14.9 · demonstrated · since 2025 · updated 2026-09-30

מפעל מצבי קסם (טיפוח / זיקוק / החלפת קוד)

תת-המערכת המייצרת מצבי משאב לא-קליפורדיים, כדי שקוד עם שערי קליפורד טרנסוורסליים יוכל להריץ מעגלים אוניברסליים.

Verdict. שלושה מסלולים הודגמו על שלושה נושאי קיוביט, אך כל מספר בולט הוא מצב העומד לבדו בבחירה בדיעבד; אף מפעל עדיין לא הזין אלגוריתם אמיתי.

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

מפעל מצבי קסם מייצר את מצבי המשאב הלא-קליפורדיים — |T⟩, |H⟩, |CCZ⟩ — שטלפורטציית שערים מזריקה כדי לספק את הסיבוב שקוד מארח אינו יכול לבצע טרנסוורסלית. משפט איסטין–ניל (Eastin–Knill) אוסר ערכת שערים אוניברסלית טרנסוורסלית על כל קוד בעל מרחק, ולכן את האוניברסליות יש לקנות בנפח מרחב-זמן, והמפעל הוא המקום שבו הרכישה הזאת נעשית. Bravyi ו-Kitaev הראו ב-2004–05 ששערי קליפורד ועוד קיוביטי עזר רועשים נותנים אוניברסליות, ושקיוביטי עזר המקוטבים מעבר לכ-65% לאורך כיוון קסם מזדככים אסימפטוטית S[689]. קיימות שלוש משפחות: זיקוק, החלפת קוד, וטיפוח — גידול ואימות של מצב אחד במקומו (Gidney, Shutty, Jones, 2024-09) S[690].

תכונות. a — זיקת נושא הקיוביט 0.5: מבנה של שכבת הקוד היורש כל נושא קיוביט שמארח אותו. b: אין זמן אופייני משלו, שזירה אינה רלוונטית; הוא רץ במחזור של המארח. c — קריאה: אין משלו, הוא צורך את המדידה באמצע המעגל של המארח. d — ניידות: סטטי, אזור אריחים קבוע. e — בקרה: אין אופן, אין מיקום — נוצר בהידור, לא בחיווט. f — מבנה השגיאה כפי שהקוד רואה אותו: פאולי. g — ייצור: אין.

פיזיקה וגבולות

המפעל ממיר נאמנות לנפח בקצב שקובע מעריך הדיכוי של הפרוטוקול. זיקוק 15-ל-1 על קוד ריד–מולר הקוונטי מדכא את שגיאת הקלט בחזקה שלישית, ולכן 10⁻⁹ ממצב מוזרק של 10⁻³ דורשים שתי רמות משורשרות ואת טביעת הרגל ששלטה בהערכות המשאבים של התחום. הטיפוח משנה את המחיר ולא את המעריך: |T⟩ מגודל בטלאי קטן, נבדק באופן סובלני לתקלות, ואז מוברח (escape) לטלאי גדול, ומגיע ל-2×10⁻⁹ תחת רעש מעגל דה-פולריזציה אחיד של 10⁻³ ול-4×10⁻¹¹ ב-5×10⁻⁴, במספר שערים דומה בערך לזה של CNOT בניתוח סריג באמינות שווה, ובסדר גודל פחות קיוביט-סבבים מאשר בזיקוק S[690].

שני גדלים קובעים את הרצפה. שיעור השגיאה הפיזי של המארח קובע את שגיאת הפלט הניתנת להשגה; שיעור הקבלה קובע את התפוקה, ואין לו מקבילה בזיכרון של קוד. שלושת המסלולים כולם מבושרים, ולכן מפעל הוא בעיה של ניצולת: Google שמרה 8% מהניסיונות D[42], מסלול ה-[[6,2,2]] השליך 14.8% D[107], והחלפת קוד הצליחה ב-82.58% מהפעמים D[666]. הכשל המסוכן הוא זה שאינו מתגלה — תקלה לוגית קוהרנטית הנכנסת לאלגוריתם במקום שבו שום תיקון מאוחר אינו עוזר — ולכן שגיאת הפלט הנדרשת היא בערך ההופכי של מספר שערי ה-T: יעד Starling של IBM, 10⁸ שערים, מרמז על ~10⁻⁹ למצב, בדיוק הנתון התאורטי של הטיפוח. המרה למחיקה, הטיית רעש או מחזורים מהירים יותר מזיזים את הרצפה; קוד עם שער לא-קליפורדי טרנסוורסלי היה מוחק את הטכנולוגיה הזאת מהמפה.

מצב ההנדסה העדכני

הטוב ביותר שהודגם הוא ריצת הטיפוח של Google: נאמנות 0.9999(1) בשימור של 8%, הפחתת שגיאה של 40×, כולל החלפת קוד לקוד משטח ופרוטוקול סובלני לתקלות שנבנה במיוחד כדי לחסום את הנאמנות D[42]. טיפוסי בקנה מידה: אין — נכון ל-3 בספטמבר 2026 אף מפעל לא רץ בתוך אלגוריתם בשום מקום, וכל תוצאה עומדת לבדה ובבחירה בדיעבד. המודגם (10⁻⁴) נמצא חמישה סדרי גודל מעל הנדרש (10⁻⁹), והקבלה נראית קשה יותר לסגירה מהנאמנות.

ציר הזמן של השיאים

שנה	נתון	מי	תג+מפתח
2005	סף הזדככות ≈65% קיטוב לאורך כיוון קסם	Bravyi, Kitaev	S[689]
2025-06-17	אי-נאמנות של מצב קסם 7×10⁻⁵ בהשלכה של 14.8%; הדמרד מבוקר לוגי ≤2.3×10⁻⁴, [[6,2,2]] על 8 קיוביטים	Quantinuum	D[107]
2025-07-14	זיקוק 5-ל-1 ראשון ברמה הלוגית, קודי צבע d=3 ו-d=5, אטומים ניטרליים	QuEra, Harvard, MIT	D[147]
2025-10-15	החלפת קוד [[15,1,3]]→[[7,1,3]]: ≤5.1(2.7)×10⁻⁴ בהצלחה של 82.58%	Quantinuum	D[666]
2025-12-15	טיפוח על מעבד מוליך-על: 0.9999(1), קבלה 8%, 40×	Google Quantum AI	D[42]

איבר התקציב השולט הוא שלב הבריחה, שבו המצב נכנס לטלאי גדול ומאבד את הבחירה בדיעבד; מתחתיו יושבות השגיאות הדו-קיוביטיות של המארח, ממוצע 1.2×10⁻³ במערכת הטרנסמונים המובילה C[32].

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

דבר אינו מיוצר: רשימת החומרים היא טלאים של קוד מארח, מדידה באמצע המעגל וחישוב קלאסי, ויחידת העלות היא קיוביט-סבבים. ניסיון הבורח למרחק 15 מרמז על אזור עבודה בסדר גודל של 10³ קיוביטים פיזיים לכל ניסיון מקבילי, לעומת טביעת רגל של זיכרון בדרגת teraquop (10¹² פעולות לוגיות) של 650 פיזיים לכל לוגי ברעש של 0.1% S[655] — קומץ קיוביטים לוגיים למפעל, לא המאות שזיקוק דו-רמתי מרמז עליהן. שרשרת האספקה קלאסית: מפענחים בזמן אמת (Riverlane, NVIDIA, Zurich Instruments), חיבור הקבל/דחה, והכלים המאשרים את הפלט; מחסנית האימות היא נקודת הכשל היחידה. החשיפה לפיקוח על יצוא מורשת — הפיקוח נצמד למכונה המארחת לפי הכללים האמריקאיים למחשבים קוונטיים מ-2024, לא לקוד.

בקרה, קריאה ועומס הקלט-פלט

המפעל אינו מוסיף חוטים, אך מוסיף דרישת השהיה קשיחה אחת: כל ניסיון מסתיים בפסק קבל/דחה שחייב להגיע למתזמן לפני שהמצב דועך, ולכן הוא רוכב על נתיב הפענוח בזמן אמת של הזיכרון ומתחרה על רוחב הפס שלו. במחזור מוליך-על של 1.1 µs D[1] בריחה למרחק 15 היא כ-17 µs לניסיון, ובקבלה של 8% קצב הניסיונות חייב להיות ~12× מקצב הצריכה. במארחים של יוני QCCD ושל אטומים ניטרליים המחזור הוא 1–5 ms, אותו ניסיון עולה 15–75 ms, והתפוקה היא המגבלה, לא הנאמנות. השהיית הפענוח הנמדדת היא 63 µs ב-d=5 D[1], מעל התקציב לניסיון; מפענח ה-FPGA של Riverlane בפחות ממיקרושנייה לסבב D[238] וזמן ההלוך-ושוב הממוצע של 3.84 µs ב-NVQLink P[324] הם מה שמאפשר עיבוד בצנרת. הקיר: ב-10³ קיוביטים מפעל ואלגוריתם אינם מתקיימים יחד; ב-10⁴ נכנסים אחד או שניים; ב-10⁶ הבעיה היא תזמון של עשרות מפעלים, לכל אחד זרם מפענח משלו.

תפקיד במחסנית

הוא יושב, כטכנולוגיה חלופית, על ארבע ארכיטקטורות: סריג הטרנסמונים עם מצמדים מכווננים (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu), QCCD של יונים לכודים (Quantinuum), מלכודת פאול ליניארית עם מיעון לייזר פרטני (AQT, Innsbruck) וארכיטקטורת האטומים הניטרליים האלקליים (Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, מסלול האטומים של Google מ-2026). הוא דורש מארח — קוד המשטח המסובב עם הגרסאות הרתומות שלו, או קוד הצבע — ומספק את הציר הלא-קליפורדי שבלעדיו מכונת מייצבים ניתנת לסימולציה קלאסית. הטיפוח מחליף זיקוק רב-רמתי; מחיר המעבר ארכיטקטוני, שכן הטיפוח טבוע בקוד המשטח ועתיר בחירה בדיעבד, בעוד החלפת קוד זקוקה לקוד צבע. זהו פרימיטיב אחד המגיע לכל שלושת נושאי הקיוביט המובילים ללא תחליף, ולכן ערכו טמון כולו במה שהוא פותח. הוא אינו קובע את השעון הנגזר אלא מכפיל אותו — שעון נגזר = סכום סבב הסינדרום: שכבות שערים + הובלה + קריאה + איפוס בארכיטקטורה, כלומר 0.65 µs במוליכי-על (1.1 µs נמדד) ו-9.66 ms ליוני QCCD, כפול עומק הבריחה וההופכי של הקבלה. משבצות ריקות סמוכות: אין מפעל בפלטפורמות בוזוניות, פוטוניות או של ספינים, ואין על קוד qLDPC.

ראיות — כיצד נמדדו המספרים

כל מספר בולט הוא נאמנות של מצב העומד לבדו בבחירה בדיעבד, שנמדדה על מצב שהושלך אחר כך במקום להיות בשימוש. Google מדווחת על חסם מפרוטוקול מדידה סובלני לתקלות שנבנה במיוחד, לא על הערכה טומוגרפית D[42]; הנתון 7×10⁻⁵ מצוטט בשיעור השלכה מוצהר D[107]; ה-5.1(2.7)×10⁻⁴ של החלפת הקוד נושא אי-ודאות מאותו סדר גודל של הערך D[666]; מאמר האטומים הניטרליים מדווח על שיפור לעומת הקלט ולא על אי-נאמנות מוחלטת של הפלט D[147]. לא נמדד בשום מקום: התפוקה תחת עומס תזמון, עלות ההשלכות, מתאמים בין המפעל לצרכן, וערוצי האובדן שהבחירה בדיעבד מסירה. הבדיקה העצמאית חזקה במיוחד — Wan, Zhong ו-Zapirain מפרקים מעגלי טיפוח ב-d=5 לכ-8 איברי ZX של קליפורד בממוצע, יותר מ-10⁶× פחות מפירוקי מייצבים קודמים D[691]. לא נמצאו סתירות בערכים בין המקורות שבשימוש.

את המצבים שמפעל מפיק אפשר לאמת בפעולות שהקוד כבר מספק: הערכת נאמנות מבוססת קוהרנטיות בל מודדת את אי-הנאמנות ε של כל מצב משאב טהור, כולל מצבי סיבוב בזווית רציפה, בדיוק יחסי קבוע מתוך Θ(1/ε) עותקים, בעזרת שערי קליפורד ומדידות פאולי בלבד — באופן מיטבי אפילו מול מדידות קולקטיביות — ובסימולציות של קוד המשטח במרחק 3 היא נזקקה לעד פי 27 בקירוב פחות מצבים מהערכת נאמנות ישירה P[896]. העותקים הנמדדים מתכלים.

לא פורסם בתקצירים של [42] ו-[147]: מרחק הקוד בשלב ה-escape, מספר הקיוביטים הפיזיקליים ומספר המחזורים בהרצת הטיפוח (cultivation) של Google, וכן אי-הנאמנות המוחלטת בפלט, מספר האטומים ושיעור הקבלה בזיקוק של QuEra/Harvard/MIT, שבו מצוין רק השיפור ביחס לקלט. לא פורסם: ספירה מתוארכת של משפחות פטנטים להכנת מצבי קסם. אזור ה-escape במרחק 15, בסדר גודל של 10³ קיוביטים, ו-~17 µs לניסיון נגזרים מ-[690] ומ-[1], ואינם מצוטטים ממקור.

שחקנים וכלכלה

מי.

ארגון	תפקיד	מדינה	מה בדיוק הם עושים	ראיות
Google Quantum AI	מפתח	ארה״ב	המציאה את הטיפוח; ההדגמה הראשונה במוליכי-על	S[690] D[42]
Quantinuum	מפתח	ארה״ב/בריטניה	החלפת קוד והשער הלוגי הלא-קליפורדי של [[6,2,2]]	D[107], [666]
QuEra Computing	מפתח	ארה״ב	זיקוק 5-ל-1 ראשון ברמה הלוגית על קודי צבע	D[147]
Harvard University	מחקר	ארה״ב	ארכיטקטורת סבילות לתקלות אוניברסלית של 448 אטומים	D[4]
IBM	מפתח	ארה״ב	Starling מתקצבת 10⁸ שערים לוגיים; על Heron, הזרקת מצבי קסם בבחירה בדיעבד בלבד, ללא מפעל	R[67]
NVIDIA	ספק	ארה״ב	NVQLink, נתיב הקבל/דחה שמפעל בעיבוד בצנרת זקוק לו	P[324]
Riverlane	ספק	בריטניה	פענוח בפחות ממיקרושנייה, שער התפוקה של הטיפוח	D[238]
DARPA	מממן	ארה״ב	שלב B של QBI מממן את IBM, Quantinuum, QuEra ושמונה נוספים	fact

כספים.

2025-09-04 · Quantinuum · גיוס הון · $600 M לפי שווי של $10 B לפני הכסף · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · נסגר fact
2025-09-09 · QuEra · סבב מימון · $230 M+ · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · נסגר fact
2025-11-06 · DARPA · שלב B של QBI · עד $15 M לכל אחד · אחד-עשר צוותים · הוכרז fact
2026-06-03 · Quantinuum · הנפקה ראשונית לציבור · $1.68 B ברוטו, Nasdaq QNT; תחזית לשנת הכספים $28–32 M · נסגרה fact
2026-06 · IBM · התחייבות תאגידית · $10 B, ייצור ומו״פ קוונטיים בארה״ב · הוכרז C[67]

שוק ושרשרת אספקה. איש אינו מוכר מפעל מצבי קסם; הוא נארז בתוך מכונה וניתן בחינם בתוך מהדר. מה שכן נמכר בסביבתו הוא פענוח בזמן אמת וחיבור, הערכת משאבים, וחומרת המארח. הריכוזיות קיצונית: Google, Quantinuum, ו-QuEra עם Harvard ו-MIT מחזיקות בכל תוצאה שהודגמה, מלבד החלפת הקוד של Innsbruck והזרקות מצבי הקסם על Heron של IBM ועל המעבד של 125 הקיוביטים של Zhejiang University, ושניים משלושת המסלולים מתחקים לקבוצת תאוריה אחת. G3 ו-G4 משלמים על כך ישירות, G6 בעקיפין; G1, G2 ו-G5 אינם משלמים דבר, ולכן פרימיטיב שנמצא על כל נתיב קריטי של סבילות לתקלות נושא כמעט שום הכנסה ייעודית.

קניין רוחני ותקנים. לא נמצאה ספירה מתוארכת של משפחות פטנטים הייחודיות למפעלי מצבי קסם ממאגר בעל שם נכון ל-3 בספטמבר 2026; הסקירה של PatSnap שפורסמה ב-2026-06-30 מונה ל-IBM 4,388 משפחות פטנטים קוונטיים, ל-Google 2,385 ול-Microsoft 1,175, אך אינה מפרקת אותן עד לטכנולוגיה הזאת Pfact. אין תקן ממשק; שכבת הניידות בפועל היא ה-Quantum Intermediate Representation ששימש בהדגמה בזמן אמת של 2023 C[692], ושכבת האימות היא סימולציית מייצבים ו-ZX בקוד פתוח D[691]. אין התדיינות משפטית רשומה.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. Google (2024-09-26, "זול כמו CNOT"): הודגם 2025-12-15 ב-0.9999, חמישה-עשר חודשים מתאוריה לצורן, עדיין חמישה סדרי גודל מעל היעד. Quantinuum (2024-09-10, סבילות לתקלות אוניברסלית עד 2029): שתי הדגמות, שתיהן על H1-1 של 20 הקיוביטים, אף אחת עדיין לא על Helios. QuEra (2024-01, 100 קיוביטים לוגיים ב-2026): זיקוק הוצג 2025-07, המספר לא הושג, נוסח מחדש כ-Libra ב-2028. IBM (2025-06-10, Starling 2029): אין תוצאת מפעל, Kookaburra נדחה בשנה. אמינות: Google הגבוהה ביותר, עם תאוריה, חומרה וכלי אימות במקום אחד; Quantinuum גבוהה בפרימיטיבים, לא מוכחת בקנה מידה; QuEra גבוהה בפרימיטיבים, מפת דרכים שנדחתה; IBM ללא ראיות כאן.

פרשנות אסטרטגית. אם הטיפוח יחזיק בקנה מידה, המנצח הוא מי שיש לו המחזור המהיר ביותר והמפענח הטוב ביותר בפחות ממיקרושנייה — יתרון למוליכי-על על פני יונים ואטומים בשניים עד שלושה סדרי גודל בתפוקה; המפסידה היא הערכת המשאבים הנשלטת בידי הזיקוק, שגרמה לסבילות לתקלות להיראות יקרה פי עשרה ממה שהיא נראית עכשיו, וכל לוח זמנים של אבטחה הנשען עליה. איומי התחליף ממשיים אך לא הודגמו: קודים לא-קליפורדיים טרנסוורסליים, סבילות תקלות אלגוריתמית, תכנון מחדש עתיר-קליפורד. כוח המיקוח נמצא אצל ספק הפלטפורמה, שכן המפעל הוא נכס של המהדר; המנוף היחיד של ספק הוא נתיב הקבל/דחה.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר, בתוך 12–24 חודשים, אם מצב מטופח ייצרך בידי אלגוריתם לוגי במקום להימדד בבידוד, עם שגיאה מקצה לקצה מתחת ל-10⁻⁶ עד סוף 2027; אם הטיפוח יגיע לשיעור השלכה מתחת ל-50%, לעומת 92% כיום; אם תופיע תוצאת מצבי קסם כלשהי על חומרת IBM לפני Starling, או שמפעל כלשהו ירוץ על קוד qLDPC. להוריד בדרגה אם המעבד הבא של Google לא יצליח לדחוף את הטיפוח מתחת ל-10⁻⁵ תוך העלאת הקבלה, או אם חסם הנאמנות לא ישרוד את הצריכה. התרחיש הטוב ביותר עד 2029: טיפוח משולב בריצה קרוב ל-10⁻⁹ ומפעלים שהם מיעוט בטביעת הרגל, כך שאלגוריתמים המוגבלים במספר שערי ה-T יהפכו למוגבלים בשעון. התרחיש הגרוע ביותר: הקבלה נשארת סביב 10%, התפוקה היא המגבלה, הזיקוק חוזר כשלב שני, ואיתו ההערכות של 10³ פיזיים לכל לוגי. שאלות פתוחות: האם החסם שורד שימוש ולא רק מדידה; כמה עולה הבחירה בדיעבד תחת תזמון אמיתי; האם אפשר להפוך את החלפת הקוד לדטרמיניסטית; האם מפעל טבוע ב-qLDPC אפשרי; האם המרה למחיקה מעלה את הסף הזה כפי שהיא מעלה את סף הזיכרון. לעקוב: מאמר הטיפוח הבא של Google, מספרי מצבי הקסם הראשונים של Helios, Kookaburra של IBM ו-Libra של QuEra.

מקורות

[1] Google Quantum AI and Collaborators, “Quantum error correction below the surface code threshold,” Nature, vol. 638, no. 8052, pp. 920–926, Dec. 2024, doi: 10.1038/s41586-024-08449-y. [D]
[4] D. Bluvstein et al., “A fault-tolerant neutral-atom architecture for universal quantum computation,” Nature, vol. 649, no. 8095, pp. 39–46, Nov. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-09848-5. arXiv:2506.20661. [D]
[32] Y. Chen and M. Devoret, “Our quantum hardware: the engine for verifiable quantum advantage,” Google Blog, Oct. 22, 2025. [Online]. Available: https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/ [C]
[42] E. Rosenfeld et al., “Magic state cultivation on a superconducting quantum processor,” arXiv:2512.13908, Dec. 2025. [D]
[67] IBM, “IBM Sets the Course to Build World's First Large-Scale, Fault-Tolerant Quantum Computer at New IBM Quantum Data Center,” Jun. 10, 2025. [Online]. Available: https://newsroom.ibm.com/2025-06-10-IBM-Sets-the-Course-to-Build-Worlds-First-Large-Scale,-Fault-Tolerant-Quantum-Computer-at-New-IBM-Quantum-Data-Center [R]
[107] S. Dasu et al., “Breaking even with magic: demonstration of a high-fidelity logical non-Clifford gate,” arXiv:2506.14688, Jun. 2025. [D]
[147] P. S. Rodriguez et al., “Experimental demonstration of logical magic state distillation,” Nature, vol. 645, no. 8081, pp. 620–625, Jul. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-09367-3. [D]
[238] A. B. Ziad et al., “Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code,” Nat. Commun., vol. 16, no. 1, Art. no. 11048, Dec. 2025, doi: 10.1038/s41467-025-66773-x. [D]
[324] S. Caldwell et al., “NVIDIA NVQLink Architecture Integrates Accelerated Computing with Quantum Processors,” NVIDIA Technical Blog, Nov. 17, 2025. [Online]. Available: https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ [P]
[655] C. Gidney and C. Jones, “New circuits and an open source decoder for the color code,” arXiv:2312.08813, Dec. 2023. [S]
[666] L. Daguerre, R. Blume-Kohout, N. C. Brown, D. Hayes, and I. H. Kim, “Experimental Demonstration of High-Fidelity Logical Magic States from Code Switching,” Phys. Rev. X, vol. 15, no. 4, Art. no. 041008, Oct. 2025, doi: 10.1103/dck4-x9c2. arXiv:2506.14169. [D]
[689] S. Bravyi and A. Kitaev, “Universal Quantum Computation with ideal Clifford gates and noisy ancillas,” Phys. Rev. A, vol. 71, Art. no. 022316, 2005, doi: 10.1103/PhysRevA.71.022316. arXiv:quant-ph/0403025. [S]
[690] C. Gidney, N. Shutty, and C. Jones, “Magic state cultivation: growing T states as cheap as CNOT gates,” arXiv:2409.17595, Sep. 2024. [S]
[691] K. H. Wan, Z. Zhong, and A. Zapirain, “Simulating magic state cultivation with few Clifford terms,” Quantum, vol. 10, Art. no. 2134, Jun. 2026, doi: 10.22331/q-2026-06-12-2134. [D]
[692] Quantinuum, “A Quantinuum-led team has built the quantum programming tools for real-time magic state distillation on a quantum computer,” Oct. 24, 2023. [Online]. Available: https://www.quantinuum.com/blog/a-quantinuum-led-team-has-built-the-quantum-programming-tools-for-real-time-magic-state-distillation-on-a-quantum-computer [C]
[896] S. Takahashi and K. Fujii, “Efficient fidelity estimation of general quantum resource states via Clifford circuits,” arXiv:2610.05222, Oct. 2026. [P]