→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

קוד המשטח המסובב (+ גרסאות רתומות) code_surface

קוד מייצב מסוג CSS במשקל 4 על סריג ריבועי; הקוד היחיד עם נתוני חומרה מתחת לסף בשלוש פלטפורמות, והיקר ביותר.

קוד המשטח המסובב (+ גרסאות רתומות)

code_surface · שכבה 7 קוד · הודגם · מאז 2023
פתח במפה

קוד דו-ממדי של שכנים קרובים; סף 0.94%; ~650–1,500 פיזיים לכל לוגי ב-10⁻¹² (ה-yokes מקצצים את ~1,500 ל-600–800).

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[649] A. Y. Kitaev, “Fault-tolerant quantum computation by anyons,” Annals of Physics, vol. 303,… · 2003
[650] E. Dennis, A. Kitaev, A. Landahl, and J. Preskill, “Topological quantum memory,” Journal o… · 2002
[651] H. Bombin and M. A. Martin-Delgado, “Optimal resources for topological two-dimensional sta… · 2007
[652] D. Horsman, A. G. Fowler, S. Devitt, and R. Van Meter, “Surface code quantum computing by … · 2011
[653] A. G. Fowler, M. Mariantoni, J. M. Martinis, and A. N. Cleland, “Surface codes: Towards pr… · 2012

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

Λ (Willow, d=3→7) → 2.14 ± 0.02; d=7 record 7.72×10⁻⁴/cycle (Jul 2026)
מגדירה: ערוץ השגיאה · 2026-07 · מקור
Λ (USTC 107 q, d=7) → 1.40(6)
מגדירה: ערוץ השגיאה · 2025-12 · מקור
neutral-atom d=3→5 → 2.14(13)× in 4-round circuit
מגדירה: ערוץ השגיאה · 2025-11 · מקור
teraquop footprint, plain patches (p=10⁻³) → ~1,500 physical/logical (800 with 1D yokes, 600 with 2D yokes)
מגדירה: מספר הקיוביטים ואיכותם · 2023-12 · מקור
teraquop footprint with correlated matching (p=10⁻³) → ~650 physical/logical
מגדירה: מספר הקיוביטים ואיכותם · 2023-12 · מקור

רשומות סטנדרטיות

שכבות 2Q לסבב סינדרום → 4 · טיפוסי
Rotated surface code: 'a cycle depth of only four layers of CNOT or CZ gates'; Google runs this ZXXZ variant at 1.1 us/cycle · 2023-02 · מקור [G] ⓘ
שכבות 1Q לסבב → 2 · theory
Standard round: Hadamards on the measure qubit 'at the start and end of each round', bracketing the 4 CZ layers · 2023-02 · מקור [G] ⓘ
קצב הקוד k/n → 0.0204 · טיפוסי
Willow d=7 patch [[49,1,7]]: '49 data qubits, 48 measure qubits, and 4 additional leakage removal qubits'; k/n = 1/49 · 2024-08 · מקור [D] ⓘ
שיעור הקבלה → לא פורסם · טיפוסי
No acceptance fraction: Google's d=3/5/7 memory results (2.14x per distance step) are unconditional, with no post-selection · 2024-08 · מקור [D] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

סריג טרנסמונים עם מצמדים ברי-כוונון — IBM (Heron, Nighthawk), Google (Willow), Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu/RIKEN, QuantWare · G2 G3 G4
ספינים בנקודות קוונטיות בצורן / גרמניום — Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL→IBM, QuTech/Groove, Quobly, Equal1 · G4 G7
ספיני תורמים בצורן — SQC · 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
מערך מלקחיים אופטיים לאטומי רידברג — אלקליים-עפרוריים (Yb/Sr), מחיקה מובנית (חלופית) — Atom Computing/Microsoft, Princeton, Caltech, planqc, Yaqumo · G1 G3 G7

קשתות

דורשת: סריג סטטי של שכנים קרובים°, הובלת אטומים במלקחי AOD (ארכיטקטורה מחולקת לאזורים)°
נחוצה עבור: מפעל מצבי קסם (טיפוח / זיקוק / החלפת קוד)°, מפענחי FPGA בזמן אמת (LCD, Deltaflow)·, מפענחים מבוססי רשתות עצביות (AlphaQubit 2, CNN, טרנספורמרים)·, MWPM / Sparse Blossom (+זיווג מתואם)°·
חלופות: קוד הצבע (שערי קליפורד טרנסוורסליים), קודי qLDPC לא-מקומיים (bivariate bicycle, "gross"), קודים משורשרים בקצב גבוה עם שערים טרנסוורסליים, קודים מותאמי-מחיקה, קודים לגילוי שגיאות ([[4,2,2]], קוד משטח d = 2, iceberg, מרחב-זמן), הפחתת שגיאות במשבצת הקוד (ZNE, PEC) — אינה קוד
מתנגשת עם:
קידוד חתול (רעש מוטה) נעקפת בבחירת טכנולוגיה אחרת במקום אחת משתיהן
קוד לא מוטה מבזבז את ההטיה — דרושים קודי חזרה/XZZX/elevator
מחיר קוד משטח CSS מתקן X ו-Z באופן סימטרי, ולכן הטיה > 25 (Ocelot, 2025) אינה מועילה דבר; החיסכון של ~10× בקיוביטים בארכיטקטורות חתול קיים רק עם קודים המותאמים להטיה
הפחתה קודי חזרה (Ocelot), XZZX, elevator או LDPC-חתול במקום קוד המשטח הפשוט · 2025-02
קידוד מסילה כפולה (מחיקה) הוצגה הפחתה בקנה מידה קטן
קוד משטח המפוענח ללא דגלי המחיקה שלו מבזבז את הקידוד — הדגלים חייבים להגיע למפענח מודע-למחיקה
מחיר מפענח זיווג המתעלם מדגלי המחיקה רואה סף של 0.937% במקום 4.15% — יתרון המחיקה אובד כליל
הפחתה פענוח מודע-למחיקה (זיווג עם אובדן מבושר) — שינוי במפענח, לא בחומרה · 2022-01
גילוי פוטון בודד (SNSPD / TES) נעקפת בבחירת טכנולוגיה אחרת במקום אחת משתיהן
גילוי הורס מונע מיצוי סינדרום חוזר על אותו פוטון
מחיר פוטון שהתגלה אבד: אין מיצוי סינדרום חוזר על אותו נושא, ולכן אי אפשר להריץ מחזור זיכרון של קוד המשטח על קיוביטים מעופפים
הפחתה סבילות לתקלות מבוססת-היתוך / מבוססת-מדידה, שבה כל פוטון נמדד בדיוק פעם אחת מעצם התכנון · 2023-02
תהודה צולבת (תדר קבוע, מיקרוגל בלבד) נעקפת בבחירת טכנולוגיה אחרת במקום אחת משתיהן
תדרים קבועים ללא התנגשויות כופים סריג heavy-hex דליל; קוד המשטח מדרגה 4 זקוק אז לקיוביטי דגל ולסבבים ארוכים יותר
מחיר סריג תהודה צולבת נמנע מהתנגשויות תדר על ידי שמירת הדרגה על 2–3 (heavy-hex); הבדיקות ממשקל 4 של קוד המשטח זקוקות אז לקיוביטי דגל ולמעגל סינדרום ארוך יותר, והסף נמוך יותר מאשר בסריג מדרגה 4
הפחתה מצמדים ברי-כוונון (g_tc) — המעבר של IBM מהתהודה הצולבת של Eagle למצמדים ברי-הכוונון של Heron, עדיין על heavy-hex; הסריג הריבועי מדרגה 4 הגיע עם Nighthawk (2025); או קודי heavy-hex על סריג התהודה הצולבת · 2020-01
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 22 מכונות (15 ראשית · 7 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. Illustration of a surface-code logical qubit. Left: a distance-3 patch showing data qubits (white) and interleaved XX- and ZZ-stabilizer a…
A drawn diagram of a small surface-code logical qubit. Left: a distance-3 rotated surface-code patch with nine data qubits (white) and check (stabilizer) qubits in red X-type and blue Z-type plaquettes; the logical operators X_L and Z_L run as strings along two edges. Middle and right: the two short circuits that measure a check: the check qubit starts in |0⟩ or |+⟩, takes four CNOTs with its data neighbours and is measured. It is Figure 1 of arXiv 2605.04049 (FTPrimitiveBench) by Kan, Stein and colleagues. Repeated every round, these measurements locate errors without reading the stored state; distance d corrects up to (d−1)/2 errors, one here. “Fig. 1 — Figure 1. Illustration of a surface-code logical qubit. Left: a distance-3 patch showing data qubits (white) and interleaved XX- and ZZ-stabilizer ancilla…” by Shuwen Kan et al., arxiv.org/abs/2605.04049, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 3: (a) Layout of the bulk of a surface code patch. The black dots are data qubits. Gray (white) plaquettes represent Z-type (X-type) stabiliz…
A two-panel schematic drawing: the layout of a surface-code patch (black data qubits, red and blue ancilla qubits on grey and white plaquettes) and the same layout mapped onto a 5×5 crossbar array. It comes from the arXiv paper "Compiling the surface code to crossbar spin qubit architectures" by Dávid Pataki and András Pályi. It illustrates how rotated-surface-code error correction can run on spin qubits controlled through shared horizontal, vertical and diagonal lines instead of one wire per qubit; notice the empty sites in the checkerboard. “Fig. 1 — Figure 3: (a) Layout of the bulk of a surface code patch. The black dots are data qubits. Gray (white) plaquettes represent Z-type (X-type) stabilizer…” by Dávid Pataki, András Pályi, arxiv.org/abs/2412.05425v1, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 3 — Figure 3. (a) and (b): Spacetime structure of the lattice-surgery primitive. Two logical patches (pre-surgery columns) are temporarily merged for Tm…
Three 3D spacetime drawings of surface-code patches stacked in time, layer by layer. (a) XX lattice surgery (d_x=5, d_z=3): two logical patches are joined by an ancilla bridge for the merge rounds, then split, giving an H shape; brackets mark rounds before, during and after the merge and the ancilla path length; (b) ZZ lattice surgery (d_x=d_z=3), same shape; (c) a logical phase gate built from a merge, with gate and Y-measurement markers. It is Figure 3 of arXiv 2605.04049 (FTPrimitiveBench) by Kan, Stein and colleagues. For the rotated surface code, lattice surgery is how two logical qubits are measured jointly; notice the merge rounds and the bridge length. “Fig. 3 — Figure 3. (a) and (b): Spacetime structure of the lattice-surgery primitive. Two logical patches (pre-surgery columns) are temporarily merged for…” by Shuwen Kan et al., arxiv.org/abs/2605.04049, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
code_surface · layer 7 קוד · centrality 16.6 · demonstrated · since 2023 · updated 2026-09-30

קוד המשטח המסובב (+ גרסאות רתומות)

קוד מייצב מסוג CSS במשקל 4 על סריג ריבועי; הקוד היחיד עם נתוני חומרה מתחת לסף בשלוש פלטפורמות, והיקר ביותר.

Verdict. קוד ברירת המחדל משום שאינו צריך דבר מלבד סריג סטטי מדרגה 4; ב-Λ ≈ 2 הוא עולה 600–1,500 פיזיים ללוגי. להוריד בדרגה אם זיכרון qLDPC יגבר עליו בחומרה לפני סוף 2027.

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

קוד מייצב מסוג CSS: פלאקטים (plaquettes) של X ושל Z במשקל 4 על סריג ריבועי, ובמשקל 2 על השפה. הפריסה המסובבת — זו שכולם בונים — מציבה קיוביט לוגי אחד ב-d² קיוביטי נתונים ו-d²−1 קיוביטי מדידה: טלאי במרחק 7 הוא 97 קיוביטים פיזיים. שגיאות מופיעות כזוגות של פגמי סינדרום, שמפענח מזווג על פני גרף זיווג תלת-ממדי (שני ממדי מרחב, d סבבים) לכדי מסגרת פאולי. מוצא: קוד הטורוס של Kitaev (1997) S[649]; הזיכרון המישורי והסף שלו אצל Dennis, Kitaev, Landahl ו-Preskill (2002) S[650]; הפריסה המסובבת של d² קיוביטים אצל Bombín ו-Martín-Delgado (2007) S[651]; ניתוח סריג (lattice surgery) אצל Horsman et al. (2011) S[652]; הקאנון ההנדסי אצל Fowler et al. (2012) S[653]; הרתימה (yoking) אצל Gidney et al. (2023) S[654].

תכונות מגרף הטכנולוגיות (a זיקה; b זמן; c קריאה; d ניידות; e בקרה @ מיקום; f מבנה השגיאה כפי שהקוד רואה אותו; g ייצור): a = 0.5, אדיש לנושא הקיוביט — פריסה, לא התקן, כש-b ו-c ירושים מהמארח ו-e, g אינם קיימים משלו; d = סטטי, הטלאים זזים רק בניתוח סריג; f = פאולי, ההנחה המגדירה והחולשה המגדירה, שכן כל מה שאינו היפוך X/Z — דליפה, אובדן, הטיה, מחיקה — הוא מידע מושלך או נזק לא ממודל. דירוג 7 מתוך 111; משותף למשפחות מוליכי-העל, האטומים הניטרליים והספינים.

פיזיקה וגבולות

הקוד הופך שיעור שגיאות פיזי p לשיעור לוגי היורד אקספוננציאלית ב-d, כל עוד p נמצא מתחת לסף. Λ, המקדם שבו יורדת השגיאה הלוגית לכל שני צעדי מרחק, הוא הכלכלה כולה: ב-Λ = 2.14 הפחתה פי עשרה בשגיאה הלוגית עולה שלושה גורמים של Λ (log 10 / log 2.14 ≈ 3.0), כלומר הגדלה של d בכ-6 — מ-d = 7 זה ~3.5× קיוביטים, שכן טלאי דורש 2d²−1. הסף תלוי במפענח וברעש: 0.937% תחת רעש דה-פולריזציה אחיד ברמת המעגל S[8], אך 0.55% למפענח החומרה הלא-משוקלל של Riverlane לעומת 0.7% לזיווג משוקלל תחת דליפה D[238]. כל Λ שמצוטט מתאר מפענח לא פחות משהוא מתאר שבב.

שלוש רצפות הן מהותיות. שטח וזמן: קיוביט לוגי הוא 2d²−1 קיוביטים פיזיים ופעולה לוגית עולה d סבבים, ולכן מ-7.72×10⁻⁴ ב-d=7 עם Λ ≈ 2 D[2], הגעה ל-10⁻⁶ דורשת d ≈ 25 ויותר מ-1,200 פיזיים ללוגי, אלא אם p יורד מתחת ל-10⁻³; ב-p = 10⁻³ טביעת הרגל של מכונת teraquop (טריליון פעולות לוגיות) היא כ-1,500 פיזיים ללוגי בקוד הפשוט, 800 עם רתמות חד-ממדיות ו-600 עם רתמות דו-ממדיות S[654], או כ-650 בקוד הפשוט עם זיווג מתואם S[655]. שגיאות שאינן פאולי: דליפה מייצרת סינדרומים שהזיווג אינו יכול להסביר, ואובדן אטומים ניתן לטיפול רק אם המפענח מקבל הודעה היכן אירע. פרצים מתואמים: Google רואה אירועים בערך מדי שעה, המקבעים רצפה סמוך ל-10⁻¹⁰ ללא תלות ב-d D[1]. מה שמזיז את הרצפה הוא הנדסת מבנה השגיאה — הטיה, מחיקה, סילוק דליפה — בדיוק מה שהקוד הזה משליך; הרתמות מזיזות רק את הקבוע.

מצב ההנדסה העדכני

המיטב שהודגם נכון ל-3 בספטמבר 2026: זיכרון במרחק 7 עם שגיאה לוגית של 7.72×10⁻⁴ למחזור על Willow של Google בן 105 הקיוביטים, עם כיול בלמידת חיזוק בתוך לולאת תיקון השגיאות D[2]. הטיפוסי בקנה מידה: אין. אף ספק אינו מוכר קיוביט לוגי של קוד המשטח; שערים לוגיים דו-קיוביטיים קיימים רק ב-d=3 D[43]; באטומים הקוד רץ על 448 אטומים לאורך ארבעה סבבים D[4].

טבלה
שנה נתון מי תג מקור
2023-02 d=5 ב-2.914(16)%/מחזור לעומת ממוצע d=3 של 3.028(23)% Google D [602]
2024-12 Λ = 2.14 ± 0.02 (d=3→5→7); d=7 ב-0.143(3)%/מחזור; 2.4(3)× מהקיוביט הפיזי הטוב ביותר; 10⁶ מחזורים ב-d=5 Google (Willow) D [1]
2025-11 448 אטומים: 2.14(13)× על פני d=3→5 בארבעה סבבים; פענוח בלמידת מכונה מודע-אובדן שווה 1.73(13)× Harvard/MIT/QuEra D [4]
2025-12 Local Clustering Decoder בפחות מ-1 µs/סבב על FPGA עד d=17; חיסכון של 4× בקיוביטים (d=33→17) תחת דליפה Riverlane D [238]
2025-12 התקן של 107 קיוביטים מתחת לסף ב-d=7, Λ = 1.40(6) USTC D [3]
2026-07 CNOT לוגי בין שני טלאים ב-d=3, נאמנות 0.643, ללא בחירה בדיעבד USTC D [43]

האיבר השולט: שגיאת השער הדו-קיוביטי, כ-40% מתקציב קוד הצבע המקביל על אותו שבב D[41], אחריה דליפה וקריאה, ואחריהן פרצים ששום d גדול יותר אינו מסלק D[1].

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

לקוד אין ייצור משלו; הוא כופה ייצור — סריג סטטי מדרגה 4, קיוביט מדידה בין כל זוג קיוביטי נתונים, קריאה לא הרסנית באמצע המעגל בכל קיוביט עזר, ואחידות, משום שכל 2d²−1 הקיוביטים חייבים לעבוד. זו בעיית שיעור תקינות ב-d², והסיבה לכך ש-Google רשמה פטנט על גרסאות הסובלות קיוביטים מתים G[656]. שרשרת האספקה האמיתית שלו היא שרשרת הפענוח: המפענח של Riverlane תופס כ-6% מהלוגיקה של Xilinx VU19P ב-d=17 D[238], ומשפחת ה-FPGA הזאת היא ממקור יחיד (AMD), וכך גם חלופת ה-GPU (NVIDIA, זמן הלוך-ושוב של 3.84 µs על NVQLink fact). העלות לקיוביט לוגי לא פורסמה. החשיפה לפיקוח על יצוא: תקנת BIS האמריקנית מ-2024-09-06 fact מפקחת על מקררים (3A904), ועל מחשבים קוונטיים (4A906) רק כאשר מספר הקיוביטים ושגיאת ה-C-NOT שלהם נופלים באותה רצועה, מ-34–99 קיוביטים ב-≤ 10⁻⁴ ועד כל שגיאה שהיא מ-2,000 קיוביטים ואילך fact; טלאי במרחק 5, 49 קיוביטים, נתפס רק בשגיאת C-NOT של 10⁻⁴ או טובה ממנה.

בקרה, קריאה ועומס הקלט-פלט

כל מחזור מודד ומאפס כל קיוביט עזר: ב-Willow, 48 ביטי מדידה בכל 1.1 µs לטלאי במרחק 7, בערך 44 Mbit/s של סינדרום לכל קיוביט לוגי D[1]. המפענח חייב לצרוך את הזרם הזה מהר יותר משהוא מגיע, אחרת הפיגור מתבדר — פחות ממיקרו-שנייה לסבב במארג FPGA D[238] לעומת השהיה ממוצעת של 63 µs ב-d=5 אצל Google ב-2024 D[1]. ב-10³ קיוביטים החומה היא החיווט לכל קיוביט; ב-10⁴ היא רוחב הפס של הסינדרום אל מחוץ למקרר — הטיעון בעד פענוח מקדים בשלב הקר (מחקר על CMOS קריוגני טוען להפחתה של 3,780× בהספק של 0.56 mW ב-4 K Sfact); ב-10⁶ הפענוח הוא בעיית הזרמה בקנה מידה של מרכז נתונים, שגודלה נקבע לפי קצב הסינדרום, לא לפי מספר הקיוביטים.

תפקיד במחסנית

חמש ארכיטקטורות נושאות אותו: טרנסמונים מוליכי-על, אטומים ניטרליים אלקליים, אטומים אלקליים-עפרוריים עם מחיקה מובנית, ספינים בנקודות קוונטיות בצורן/גרמניום וספיני תורמים בצורן. הוא דורש רק סריג סטטי של שכנים קרובים — הסיבה לכך שהוא ברירת המחדל — מארח מפעלי מצבי קסם (טיפוח מצבי קסם מגיע ל-0.9999(1) בשיעור קבלה של 8% D[42]) ומזין מפענחי FPGA ומפענחים עצביים D[238], [657]. הוא מוחלף בידי קוד הצבע (שערים טובים יותר, שיפוע גרוע יותר: Λ₃/₅ = 1.56 על אותו שבב D[41]), בידי קודי qLDPC מסוג bivariate bicycle (288 פיזיים ל-12 לוגיים לעומת כ-3,000 קיוביטים של קוד המשטח D[248]) ובידי קודים טרנסוורסליים בעלי קצב גבוה על אטומים ניידים — ואינו מורכב איתם. הוא מתנגש עם קיוביטי חתול (קוד לא מוטה מבזבז את ההטיה), עם קידודי מסילה כפולה (הזיווג משליך את דגלי המחיקה) ועם גילוי הרסני. עלויות המעבר פועלות לשני הכיוונים: עזיבה קונה קיצוץ של 3–10× בתקורה ודורשת קישוריות שאין לחומרה; הישארות עולה 600–1,500 פיזיים ללוגי S[654]. זו הטכנולוגיה היחידה בשכבת הקוד שהיא באמת אדישה לפלטפורמה, ולכן חברת מפענחים יכולה להתקיים. שעון נגזר = סכום סבב הסינדרום: שכבות שערים + הובלה + קריאה + איפוס: 0.65 µs נגזר על סריג הטרנסמונים לעומת מחזור נמדד של 1.1 µs, כשהקריאה והאיפוס הם שני שלישים ממנו ולא השערים של 25–40 ns D[1]; 1.31 ms באטומים, נקבע בידי ההובלה. משבצות ריקות סמוכות: מפענח בתוך המקרר, וטלאים חוצי-מודולים — שום קוד לא רץ על פני שני מודולים.

ראיות — כיצד נמדדו המספרים

Λ הוא התאמה של השגיאה הלוגית למחזור מול d, ושלושה דברים הופכים אותו לרך. תלוי במפענח: אותם נתוני Sycamore נותנים 3.028% בפענוח ברשת טנזורים ו-2.901% ב-AlphaQubit ב-d=3 D[602], [657]. תלוי בתת-הקבוצה: טלאי d=7 מוסיף קיוביטים גרועים יותר לקבוצת ה-d=5. תלוי במשך: מעגלים של ארבעה סבבים D[4] לעולם אינם רואים את פיזיקת הסחיפה והפרצים שריצה של 10⁶ מחזורים רואה D[1]. מה שאינו נלכד: אוכלוסיות דליפה, פרצים, הטיית הישרדות בטעינה מחדש, כשל מפענח בזמן אמת. שוחזר באופן בלתי תלוי — Google D[1], [2], USTC D[3], Harvard/MIT/QuEra D[4].

סתירות. Λ לכל שני צעדי מרחק: 2.14 ± 0.02 (Google, d=3→7) D[1] לעומת 1.40(6) (USTC) D[3] לעומת 2.14(13)× (אטומים, ארבעה סבבים, אבד בטעינה מחדש) D[4] — רעש שונה, לא קודים שונים, ורק זה של Google שורד מיליון מחזורים. סף: 0.937% S[8] לעומת 0.55–0.7% תחת דליפה D[238]; יש לתקצב לפי השני.

סבב C של Riverlane הוא $75 M בהודעה מ-2024-08-06 C[661] אך "$85 מיליון ב-2024", עם "$120 מיליון+" במצטבר, בהודעת מפת הדרכים מ-2026-03-12 C[658]. טביעות הרגל של הקודים ה-yoked (≈1,500 / ≈800 / ≈600 פיזיקליים ללוגי ב-p = 10⁻³) לקוחות מהצגה משנית של arXiv:2312.04522 S[654]. לא פורסם: העלות או האנרגיה לקיוביט לוגי, וההכנסות וערכי החוזים של Riverlane.

שחקנים וכלכלה

מי.
ארגון תפקיד מדינה מה בדיוק הם עושים בטכנולוגיה זו ראיות
Google Quantum AI מפתח ארה״ב זיכרון Willow עד d=7, השיא ב-d=7, AlphaQubit, תאוריית הקודים הרתומים D[1], [2], [657] S[654]
IBM מפתח ארה״ב הריצה גרסאות heavy-hex של קוד המשטח על Falcon; מפת הדרכים נוטשת אותן לטובת qLDPC מסוג bivariate bicycle מטעמי תקורה D[248] fact
Riverlane ספק בריטניה ספק תיקון השגיאות הייעודי היחיד; Local Clustering Decoder, פחות מ-µs לסבב על FPGA D[238] C[658]
Harvard/MIT + QuEra מחקר + מפתח ארה״ב קוד המשטח על 448 אטומים עם פענוח בלמידת מכונה מודע-אובדן D[4] fact
USTC, Zhejiang University מחקר סין d=7 מתחת לסף; CNOT לוגי ב-d=3; ניתוח סריג ב-125 קיוביטים D[3], [43], [44]
NVIDIA, Qblox ספקים ארה״ב, הולנד NVQLink ומערכי בקרה הסוגרים את לולאת הפענוח בזמן אמת fact C[659]

כספים. איש אינו מממן קוד; אלה תוצרים הנקובים ביחידות של קוד המשטח.

  • 2024-05-01 · Riverlane · מענק EIC Transition של Horizon Europe (SkyTALE, עם Qblox) · £2.1 M · הוענק C[660]
  • 2024-08-06 · Riverlane · סבב C · $75 M · Planet First Partners מובילה, עם ETF Partners, EDBI, Cambridge Innovation Capital, Amadeus · נסגר C[661]
  • 2025-11-06 · DARPA · QBI, שלב B · עד $15 M לכל אחד, אחד-עשר צוותים; IBM ספקית הטרנסמונים היחידה, ותוכניתה qLDPC fact
  • 2026-03-12 · Riverlane · הודעת מפת הדרכים טוענת לגיוס של $120 M+ ולסבב C של "$85 M" · סותר את ההודעה מ-2024 C[658]
  • 2026-06-02 · IBM · התחייבות לקוונטים · >$10 B על פני חמש שנים · הוכרז fact

שוק ושרשרת אספקה. המוצר היחיד שאפשר למכור כאן הוא המפענח ושילובו; Riverlane היא הספק הייעודי היחיד, הטוענת ליותר מ-20 שותפויות עם יצרנים ומעבדות לאומיות C[658]; NVIDIA הופכת את מסלול ה-GPU לסחורה. סיכון הריכוזיות נמצא במעלה השרשרת (AMD/Xilinx, NVIDIA, שוק מקררים של שני ספקים); כלכלת היחידה לא פורסמה מעבר ל-600–1,500 הפיזיים ללוגי שכל קונה משלם S[654]. רק G3 ו-G4 משלמים עליו.

קניין רוחני ותקנים. Google LLC, US 12,518,194, "Surface codes with densely packed gauge operators" (הוענק 2026-01-06) G[656]; Riverlane Ltd, GB 2641501 A, "Quantum decoder" (פורסם 2025-12-10) G[662]. הקוד הוא ידע קודם מ-1997–2007 שאינו ניתן לרישום כפטנט S[649], [651], ולכן המאבק הוא על מפענחים ועל פריסות. אין תקן; הממשקים הם קוד פתוח — Stim, PyMatching, Deltakit P[397].

מפות דרכים ועמידה בהבטחות.

  • Google: הובטח 2023-02 · אבן דרך 3, "קיוביט לוגי ארוך-חיים" ב-10⁻⁶ · לא הושג; המיטב 7.72×10⁻⁴ ב-d=7 D[2] C[32].
  • IBM: הובטח 2025-06-10 · Kookaburra, המודול הראשון של זיכרון qLDPC עם לוגיקה, ב-2026 · לא סופק נכון ל-2026-09-03 fact.
  • Riverlane: הובטח 2026-03-12 · megaquop לפני סוף העשור, gigaquop בתחילת שנות ה-2030, teraquop מ-2033 · תלוי ועומד C[658].
    אמינות: Google סיפקה כל אבן דרך שהכריזה עליה, באיחור אך באמת, והיא היחידה שיש לה מספרים השורדים מיליון מחזורים; IBM מבצעת אך נטשה את הקוד הזה; Riverlane מספקת חומרה שעברה ביקורת עמיתים; למחנה האטומים יש סיפור התקורה הטוב ביותר ונתוני המשך החלשים ביותר fact.

פרשנות אסטרטגית. אם קוד המשטח יישאר סוס העבודה, המנצחים יהיו מי שיהפכו את הקיוביטים הפיזיים לזולים ואת המחזורים למהירים — מחנה מוליכי-העל — ועוד שרשרת אספקה של מפענחים המוכרת לכל פלטפורמה. המפסידים הם כל מי שטיעונו הניח 10² פיזיים ללוגי: ב-600–1,500, מכונה של 200 קיוביטים לוגיים היא מכונה של 10⁵ קיוביטים — הסיבה המוצהרת של IBM לעזיבה D[248]. איומי התחליף מתוארכים: qLDPC בנקודת האיזון ביונים לכודים, קודים טרנסוורסליים על אטומים ניידים, קודים מותאמים למחיקה. כוח המיקוח נמצא בידי ספקי הפלטפורמות, למעט בפענוח בזמן אמת, שרובם מעדיפים לקנות ולא לבנות.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר בתוך 12–24 חודשים אם: קבוצה כלשהי תדווח על Λ ≥ 3 לאורך ≥10⁵ מחזורים; שער לוגי דו-קיוביטי ב-d ≥ 5 יגיע ל-99% ללא בחירה בדיעבד; טלאי ירוץ על פני שני מודולים; טלאים רתומים יופיעו בחומרה. להוריד בדרגה אם זיכרון qLDPC יגבר על טלאי של קוד המשטח במספר קיוביטים שווה לפני סוף 2027. התרחיש הטוב ביותר עד 2029: כמה מאות קיוביטים לוגיים ב-10⁻⁶ על 10⁵–10⁶ קיוביטים פיזיים, והפענוח סחורה — מה ש-Starling ו-Libra מניחים. התרחיש הגרוע ביותר: Λ נשאר סמוך ל-2, d ≈ 25 נשאר מחירו של 10⁻⁶, והקוד שורד רק כמדד ביצועים. שאלות פתוחות: (1) האם Λ מחזיק מעל 10³ קיוביטים פיזיים, שם ההפרעה ההדדית והסחיפה גדלות אחרת? (2) האם הרתימה יכולה לרוץ בחומרה, או שפענוח הקוד החיצוני מכשיל את תקציב הזמן האמת? (3) כמה מהשיא של 2026 הוא כיול ולא פיזיקה, בהינתן שהיגוי בלמידת חיזוק לבדו הזיז את d=7 מ-1.43×10⁻³ ל-7.72×10⁻⁴? לעקוב: צעד המרחק הבא של Google ו-Kookaburra של IBM.

ניתוח סריג המפוצל בין שני מעבדים המחוברים בקישור פוטוני אינו שומר מאליו על מרחק d בתפר: ממשק ישר של זוגות בל נותן d + 1 על תוצאת המיזוג, אך רק ⌊(d + 1)/2⌋ על הגודל הנצפה הניצב, חלוקה בזיגזג משיבה את d, ותפר היתוך של מצב אשכול ליניארי נותן 2d + 1 ו-d — מרחקים הסופרים רק תקלות בממשק P[893].

מקורות
  1. [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]
  2. [2] V. Sivak et al., “Reinforcement learning control of quantum error correction,” Nature, vol. 655, no. 8124, pp. 879–884, Jul. 2026, doi: 10.1038/s41586-026-10759-2. [D]
  3. [3] T. He et al., “Experimental Quantum Error Correction below the Surface Code Threshold via All-Microwave Leakage Suppression,” Phys. Rev. Lett., vol. 135, no. 26, Art. no. 260601, Dec. 2025, doi: 10.1103/rqkg-dw31. [D]
  4. [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]
  5. [8] Y. Wu, S. Kolkowitz, S. Puri, and J. D. Thompson, “Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays,” Nat. Commun., vol. 13, Art. no. 4657, 2022, doi: 10.1038/s41467-022-32094-6. arXiv:2201.03540. [S]
  6. [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]
  7. [41] N. Lacroix et al., “Scaling and logic in the color code on a superconducting quantum processor,” Nature, vol. 645, no. 8081, pp. 614–619, May 2025, doi: 10.1038/s41586-025-09061-4. arXiv:2412.14256. [D]
  8. [42] E. Rosenfeld et al., “Magic state cultivation on a superconducting quantum processor,” arXiv:2512.13908, Dec. 2025. [D]
  9. [43] W. Lin et al., “Surface code logical operations on a superconducting quantum processor,” arXiv:2607.01473, Jul. 2026. [D]
  10. [44] Y. Wang et al., “A superconducting surface-code processor with lattice-surgery logical operations,” arXiv:2606.06598, Jun. 2026. [D]
  11. [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]
  12. [248] S. Bravyi et al., “High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory,” Nature, vol. 627, no. 8005, pp. 778–782, Mar. 2024, doi: 10.1038/s41586-024-07107-7. arXiv:2308.07915. [D]
  13. [397] quantumlib, “Gates supported by Stim,” GitHub. [Online]. Available: https://github.com/quantumlib/Stim/blob/main/doc/gates.md [P]
  14. [602] R. Acharya et al., “Suppressing quantum errors by scaling a surface code logical qubit,” Nature, vol. 614, pp. 676–681, Feb. 2023, doi: 10.1038/s41586-022-05434-1. [D]
  15. [649] A. Y. Kitaev, “Fault-tolerant quantum computation by anyons,” Annals of Physics, vol. 303, no. 1, pp. 2–30, 2003, doi: 10.1016/S0003-4916(02)00018-0. arXiv:quant-ph/9707021. [S]
  16. [650] E. Dennis, A. Kitaev, A. Landahl, and J. Preskill, “Topological quantum memory,” Journal of Mathematical Physics, vol. 43, no. 9, pp. 4452–4505, 2002, doi: 10.1063/1.1499754. arXiv:quant-ph/0110143. [S]
  17. [651] H. Bombin and M. A. Martin-Delgado, “Optimal resources for topological two-dimensional stabilizer codes: Comparative study,” Phys. Rev. A, vol. 76, no. 1, Art. no. 012305, 2007, doi: 10.1103/PhysRevA.76.012305. arXiv:quant-ph/0703272. [S]
  18. [652] D. Horsman, A. G. Fowler, S. Devitt, and R. Van Meter, “Surface code quantum computing by lattice surgery,” New Journal of Physics, vol. 14, Art. no. 123011, Nov. 2011, doi: 10.1088/1367-2630/14/12/123011. arXiv:1111.4022. [S]
  19. [653] A. G. Fowler, M. Mariantoni, J. M. Martinis, and A. N. Cleland, “Surface codes: Towards practical large-scale quantum computation,” Phys. Rev. A, vol. 86, no. 3, Art. no. 032324, Sep. 2012, doi: 10.1103/PhysRevA.86.032324. arXiv:1208.0928. [S]
  20. [654] C. Gidney, M. Newman, P. Brooks, and C. Jones, “Yoked surface codes,” arXiv:2312.04522, Dec. 2023. [S]
  21. [655] C. Gidney and C. Jones, “New circuits and an open source decoder for the color code,” arXiv:2312.08813, Dec. 2023. [S]
  22. [656] Google LLC, “Surface codes with densely packed gauge operators,” U.S. Patent 12,518,194 B2, Jan. 6, 2026. [Online]. Available: https://patents.google.com/patent/US12518194B2/en Also https://patents.justia.com/search?q=%22surface+code%22+quantum+error+correction&company=google. [G]
  23. [657] J. Bausch et al., “Learning high-accuracy error decoding for quantum processors,” Nature, vol. 635, no. 8040, pp. 834–840, Nov. 2024, doi: 10.1038/s41586-024-08148-8. [D]
  24. [658] Riverlane, “Riverlane publishes QEC Technology Roadmap that can accelerate quantum computing's path to utility scale by 3–5 years,” Mar. 12, 2026. [Online]. Available: https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-publishes-qec-technology-roadmap [C]
  25. [659] Qblox; Riverlane, “Qblox and Riverlane Demonstrate Integration Enabling Real-Time Quantum Error Correction,” PR Newswire, Mar. 17, 2026. [Online]. Available: https://www.prnewswire.com/news-releases/qblox-and-riverlane-demonstrate-integration-enabling-real-time-quantum-error-correction-302716254.html [C]
  26. [660] Riverlane, “Riverlane awarded £2.1m by Horizon Europe to develop the next generation of its quantum error correction decoder,” May 1, 2024. [Online]. Available: https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-awarded-2-1m-by-horizon-europe-to-develop-the-next-generation-of-its-quantum-error-correction-decoder [C]
  27. [661] Riverlane, “Riverlane raises $75 million to meet surging global demand for quantum error correction technology,” Aug. 6, 2024. [Online]. Available: https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology [C]
  28. [662] A. B. Ziad, A. Zalawadiya, B. Barber, and L. Skoric, “Quantum decoder,” Google Patents, Dec. 10, 2025. [Online]. Available: https://patents.google.com/patent/GB2641501A/en [G]
  29. [893] F. Burt et al., “Loss-tolerant distributed lattice surgery using fusion networks,” arXiv:2610.01923, Oct. 2026. [P]