→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

הנעה אלקטרו-אופטית + אלקטרוניקת הזנה קדימה (טמפרטורת החדר) ct_eo

מאפננים בטמפרטורת החדר המונעים לפי תוצאות הגלאים בתוך מחזור שעון אופטי אחד — שכבת ההזנה קדימה שכל ארכיטקטורה פוטונית זקוקה לה.

הנעה אלקטרו-אופטית + אלקטרוניקת הזנה קדימה (טמפרטורת החדר)

ct_eo · שכבה 5 בקרה · הודגם · מאז 2020
פתח במפה

מיתוג MHz–GHz של מאפנני BTO/TFLN, המותנה בתוצאות הגלאים, בתוך מחזור שעון אחד.

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[173] H. A. Rad et al., “Scaling and networking a modular photonic quantum computer,” Nature, vo… · 2025
[825] QuiX Quantum, “QuiX Quantum Installs Real-Time Control Component for Universal Photonic Qu… · 2026
[822] D. Duggan et al., “FPGA Based Feedforward System for Photonic Quantum Computing Applicatio… · 2026
[516] C. Català-Lahoz et al., “High-speed non-volatile barium titanate field-programmable photon… · 2026
[169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, v… · 2025

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא
פוטון (חלקיק טבעי, אופנים מהונדסים)
(b) זמן · שזירה
—
(c) קריאה
—
(d) ניידות
—
(e) בקרה
אלקטרו-אופטית @ טמפרטורת החדר
(f) מבנה השגיאה
אובדן (מחיקה)
(g) ייצור
מפעל ייצור למעגלים פוטוניים משולבים

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

single-clock-cycle feed-forward → 1 MHz (Aurora)
מגדירה: שעון (זמן מחזור) · 2025-01 · מקור

רשומות סטנדרטיות

השהיית הזנה קדימה → 1.0 µs · טיפוסי
Xanadu Aurora: 'real-time single-clock-cycle feedforward' at a 1 MHz clock, so the detect-to-modulator loop closes within 1 us · 2025-01 · מקור [D] ⓘ
קווי בקרה לקיוביט → לא פורסם · טיפוסי
Aurora: '36 photon-number-resolving detectors' and '12 physical qubit modes at each clock cycle'; modulator count per mode is not given · 2025-01 · מקור [D] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

פוטוניקה מבוססת-היתוך (FBQC) — PsiQuantum (Omega), Quandela, QuiX · G4 G6
פוטוניקה של משתנה רציף — GKP — Xanadu (Aurora) · G4 G6
דוגם בוזונים — USTC (Jiuzhang), Xanadu (Borealis), ORCA · G1

קשתות

דורשת: מפעל ייצור למעגלים פוטוניים משולבים (SiN, BTO, TFLN, SNSPD על 300 mm)°, הרכבה של אופטיקה נפחית וסיבים (דוגמים פוטוניים)°
נחוצה עבור: שערים גאוסיים CV + פעולות לא-גאוסיות בסיוע GKP, אינטרפרומטר אופטי-ליניארי ניתן לתכנות (ללא פרימיטיב שזירה)·, גילוי קוודרטורה הומודיני (CV)
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 14 מכונות (14 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 — Figure 3: Characterization of the modulator frequency response. (a) Optical micrograph of the slow-wave electrodes of the Mach-Zehnder modulator (MZ…
A four-panel paper figure: a microscope image and labelled drawing of the gold travelling-wave electrodes of a Mach-Zehnder modulator with T-shaped loading fingers, and plots of microwave transmission and reflection, electrode loss and index, and electro-optic response up to 120 GHz. It is Fig. 3 of arXiv 2604.14836 by Li, Kotz, Schwarzenberger, Koos and Kippenberg on thin-film lithium tantalate modulators. It shows how fast such a modulator can switch, the key figure for electro-optic drive in photonic quantum computing, though no feed-forward electronics appear. “Fig. 3 — Figure 3: Characterization of the modulator frequency response. (a) Optical micrograph of the slow-wave electrodes of the Mach-Zehnder modulator (MZM) with an…” by Zihan Li, Alexander Kotz, Adrian Schwarzenberger, Christian Koos, Tobias J. Kippenberg, arxiv.org/abs/2604.14836, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 1: – Conceptual schematic. a Schematic of the integrated optical circuit. The evolution of the input photon state is illustrated for the thre…
A low-resolution drawing, not a photograph. (a) A thin-film lithium niobate chip: a time-bin photon (two pulses 100 ps apart) enters an electro-optic Mach–Zehnder switch with gold electrodes and a thermal phase shifter, which routes the early or late pulse into the long or short arm of an unbalanced interferometer (100 ps delay, phase electrode θ) feeding two detectors; rows i–iii show three switch drive settings and the resulting measurements. (b) Bloch sphere of the measured time-bin states. It is Fig. 1 of arXiv 2604.16695 (April 2026) by Andrea Bernardi, … Daniele Bajoni, on a gigahertz-rate receiver for time-bin quantum communication. It shows photonic switching at single-switch scale. “Fig. 1 — Figure 1: – Conceptual schematic. a Schematic of the integrated optical circuit. The evolution of the input photon state is illustrated for the three…” by Andrea Bernardi et al., arxiv.org/abs/2604.16695, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 1: Low voltage and high bandwidth thin film lithium tantalate modulators on a fused silica substrate. (a) Microscope picture of a chip compri…
A nine-panel paper figure on thin-film lithium tantalate electro-optic modulators: an optical image of an 18 mm chip with three modulators, a photograph of a 4-inch wafer, a drawn eight-step fabrication flow, and coloured electron micrographs of the gold electrodes, waveguide cross-section and laser-cut chip edge. It is Fig. 1 of arXiv 2604.14836 by Li, Kotz, Schwarzenberger, Koos and Kippenberg. Such fast modulators are what electro-optic feed-forward in photonic quantum computers switches; notice the rib waveguide between gold electrodes, a sibling of thin-film lithium niobate. “Fig. 1 — Figure 1: Low voltage and high bandwidth thin film lithium tantalate modulators on a fused silica substrate. (a) Microscope picture of a chip comprising three…” by Zihan Li, Alexander Kotz, Adrian Schwarzenberger, Christian Koos, Tobias J. Kippenberg, arxiv.org/abs/2604.14836, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
ct_eo · layer 5 בקרה · centrality 5.2 · demonstrated · since 2020 · updated 2026-09-03

הנעה אלקטרו-אופטית + אלקטרוניקת הזנה קדימה (טמפרטורת החדר)

מאפננים בטמפרטורת החדר המונעים לפי תוצאות הגלאים בתוך מחזור שעון אופטי אחד — שכבת ההזנה קדימה שכל ארכיטקטורה פוטונית זקוקה לה.

Verdict. השהיית הלולאה הגיעה ל-150–196 ns ב-2026, לעומת מתג של 80 ns: האלקטרוניקה נמצאת ~2× מעל רצפת הרכיבים, לא סדרי גודל. להוריד בדרגה אם עד 2028 לא תהיה לולאה תת-מיקרושנייתית בקנה מידה של מערכת.

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

השכבה של 300 K המניעה את הקיוביטים הפוטוניים וסוגרת את לולאת המדידה: לייזרי שאיבה, מאפנני ליתיום ניובט בשכבה דקה (TFLN) או בריום טיטנט (BTO), ואלקטרוניקה ההופכת הקלקה של גלאי או קוודרטורה הומודינית למתח הנעה לפני שהפוטון הבא מגיע. היא היחידה מבין טכנולוגיות הבקרה שאין לה גרסה קריוגנית: אלקטרוניקה ב-300 K קוראת גלאים הפועלים סביב 2 K, ולכן כל לולאה חוצה את הגבול הזה פעמיים. תכונות: אין לה נושא משלה, היא נייחת, והשגיאה נשלטת בידי אובדן; אופן אלקטרו-אופטי בטמפרטורת החדר, ייצור של מעגלים פוטוניים משולבים.

פיזיקה וגבולות

רוחב הפס של המאפנן אינו האילוץ. מה שמגביל הוא זמן העלייה של הגלאי, ההבחנה, ההחלטה וההתייצבות של מגבר ההנעה, שכולם חייבים להיכנס בתוך השהיה אופטית שאפשר לעמוד במחירה. החזקת פוטון 100 ns בניטריד צורן עולה ~15 m של מוליך גל; בהפסד של SiN חד-אופני שמדדה PsiQuantum, 1.8 ± 0.2 dB/m, זה ~27 dB לעומת תקציב של כ-0.5 dB לפוטון. אותה השהיה בסיב עולה ~4 mdB ועוד שני מעברי סיב–שבב של 52 ± 12 mdB D[169]. השהיית ההזנה קדימה חייבת לשבת מחוץ לשבב; מחיר ההפסד שלה הוא הזיווד, לא מוליך הגל S. מעבר ל-~1 GHz החומה הופכת לזמן המת של ה-SNSPD.

מצב ההנדסה העדכני

טבלה
תאריך נתון מי תג
2025-01 הזנה קדימה בתוך מחזור אחד של 1 MHz, 35 שבבים Xanadu D[173]
2026-06-02 ~150 ns מכניסת הגלאי ועד הנעה מיוצבת QuiX Quantum C[825]
2026-06-02 לולאת משתנה רציף של 196 ns Duggan ועמיתיו P[822]
2026-06-04 מערך BTO בלתי נדיף, 80 ns Lumiphase D[516]

יוני 2026 איפס את החשבון: 80 ns מול מחזור של 1 µs הם ~12×, ואלקטרוניקת מסד של 150–196 ns מצמצמת זאת ל-~2×. ההספק הסטטי האפסי של המערך הזה עולה 1.48 dB לכל תא, ~15× מהמתג שבתוך הקו של PsiQuantum, 100 mdB D[169], [516] — מישור ניתוב, לא מישור היתוך.

שלושת נתוני ההשהיה מ-2026 נמדדו במישורי ייחוס שונים, ואף מקור אינו מיישב ביניהם. ההשוואה בין השהיה על השבב (27 dB) להשהיה בסיב (4 mdB) נגזרת מנתוני אובדן שפורסמו, ולא נמדדה. לא פורסם: עלות למאפנן או לערוץ הזנה קדימה (feed-forward).

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

TFLN מגיע משני ספקים מסחריים, HyperLight ו-Lightium P[518]; BTO בכמויות — רק מתהליך ה-300 mm של PsiQuantum ב-GlobalFoundries D[169] ומקו הייצור הניסיוני של Lumiphase D[516]; הצימוד של Xanadu, 0.085 dB לפאה, נעשה עם Corning ו-DISCO C[172]. אין עלות פומבית לערוץ. עומס הקלט-פלט הוא הטכנולוגיה הזאת עצמה: מגבר הנעה ו-DAC לכל מאפנן, כבל קואקסיאלי ומבחין לכל גלאי. היחידה של QuiX היא 32×32 C[825], ולכן 10³ אופנים הם ~30 מסדים; ב-10⁴ החומה היא סטיית השעון בין המסדים, וב-10⁶ שום דבר אינו גדל. המכונה נופלת תחת BIS ECCN 4A906 fact.

תפקיד במחסנית

משותפת, לא בחירה ארכיטקטונית: היא מניעה באופן זהה את ארכיטקטורת ההיתוך (PsiQuantum, Quandela, QuiX) ואת ארכיטקטורת המשתנה הרציף/GKP (Xanadu), משרתת גם את דוגם הבוזונים, וקובעת את השעון הנגזר בכל מקום שבו היתוכים או מדידות הומודיניות חוזרים על עצמם — 1.0 MHz בקנה מידה של מערכת, 5–7 MHz בקנה מידה של יחידה. אימות: הנתונים יושבים בשלושה מישורי ייחוס. ה-~150 ns של QuiX הם מהגלאי ועד ההנעה C[825]; 196 ns הם לולאת CV מלאה P[822]; ה-1 MHz של Aurora הוא זמן מחזור, לא השהיה D[173].

שחקנים וכלכלה

מי.
ארגון תפקיד מדינה מה הם עושים ראיות
Xanadu מפתח קנדה ההזנה קדימה היחידה בתוך מחזור אחד בקנה מידה של מערכת D[173]
PsiQuantum מפתח ארה״ב מתגי BTO על 300 mm, אימות ותיקוף (V&V) של DARPA D[169]
QuiX Quantum מפתח הולנד יחידת הזנה קדימה במסד, ~150 ns C[825]
Lumiphase ספק שווייץ מערך BTO בלתי נדיף D[516]

כספים.
2024-09 · HyperLight · סבב B · USD 37 M · Summit Partners · נסגר P[518]
2025-07-10 · QuiX · סבב A · EUR 15 M · Invest-NL, EIC · נסגר Cfact
2026-05-21 · GlobalFoundries · מכתב כוונות של CHIPS · USD 375 M · US Commerce fact
2026-07-22 · PsiQuantum · שלב C של QBI, אימות ותיקוף של מתגי BTO · USD 125 M · DARPA P[181]

שוק ושרשרת אספקה. שני ספקי TFLN, קו BTO אחד בכמויות, ואין בכלל ספק מסחרי של הזנה קדימה בהשהיה נמוכה — כל חברה בונה משלה. התשומה הנדירה היא הנתיב הדטרמיניסטי מהגלאי למגבר ההנעה מתחת ל-200 ns, לא המאפנן. משתלמת עבור G3/G4 ו-G6.

קניין רוחני ותקנים. נכון ל-2026-09-04 לא עלתה ממאגר נתונים מתוארך משפחת פטנטים של הזנה קדימה; מערך השערים הפוטוני מ-BTO הוא ההתקדמות המתוארכת D[516].

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. Xanadu, 1 MHz (סופק 2025-01, ללא שיפור מאז) D[173]; QuiX הגדירה ב-2025-07 הזנה קדימה מהירה כחסם של 2026 והתקינה את היחידה ב-2026-06-02 C[825]; PsiQuantum לא פרסמה תוצאת חומרה ב-2026 P[181]. רק QuiX סיפקה את מה שהכריזה עליו.

פרשנות אסטרטגית. אם לולאות של פחות מ-200 ns יהפכו לנחלת הכלל, צוואר הבקבוק יעבור לזמן המת של הגלאים ולקווי ההשהיה בסיב המחזיקים את הפוטונים בזמן ההחלטה — לטובת בעלי הזיווד ואספקת הגלאים, על חשבון ספקי ה-FPGA. קופסת הזנה קדימה מסחרית תהפוך לסחורה את השכבה ששלוש חברות רואות בה גורם מבדל.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר עד 2027: לולאה של פחות מ-200 ns מעל 32 ערוצים, או מחזור מערכת מהיר מ-1 MHz; להוריד בדרגה אם ה-1 MHz של Aurora עדיין יעמוד ב-2028. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: ~10 MHz בקנה מידה של מסד. התרחיש הגרוע ביותר: השהיית היחידה לעולם אינה מתורגמת לקנה מידה. פתוח: האם 150 ns מחזיקים תחת עומס של 32 ערוצים; האם BTO בלתי נדיף יגיע להפסד שמיש בתוך הקו.

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. [172] Xanadu, “Xanadu sets new industry benchmark in photonic chip packaging,” PR Newswire, Jun. 10, 2026. [Online]. Available: https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html [C]
  3. [173] H. A. Rad et al., “Scaling and networking a modular photonic quantum computer,” Nature, vol. 638, no. 8052, pp. 912–919, Jan. 2025, doi: 10.1038/s41586-024-08406-9. [D]
  4. [181] M. Abdel-Kareem, “PsiQuantum Secures $125 Million Expanded Agreement with DARPA under QBI Program,” Quantum Computing Report, Jul. 22, 2026. [Online]. Available: https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/ [P]
  5. [516] C. Català-Lahoz et al., “High-speed non-volatile barium titanate field-programmable photonic gate array,” Nat. Photon., vol. 20, no. 8, pp. 932–940, Aug. 2026, doi: 10.1038/s41566-026-01934-y. [D]
  6. [518] optics.org, “Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash,” Sep. 24, 2024. [Online]. Available: https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash [P]
  7. [822] D. Duggan et al., “FPGA Based Feedforward System for Photonic Quantum Computing Applications,” arXiv:2606.03500, Jun. 2026. [P]
  8. [825] QuiX Quantum, “QuiX Quantum Installs Real-Time Control Component for Universal Photonic Quantum Computer,” Jun. 2, 2026. [Online]. Available: https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-installs-real-time-control-component-for-universal-photonic-quantum-computer [C]