מיעון לייזר של יונים במרחב חופשי (אלומות AOM/AOD) ct_ionaod
אור השערים משולחן אופטי בטמפרטורת החדר ממותג ומכוון אל יונים בודדים בשרשרת אחת בידי מאפננים אקוסטו-אופטיים רב-ערוציים או מסיטים אקוסטו-אופטיים, וממוקד דרך אופטיקה נפחית מעל המלכודת.
מיעון לייזר של יונים במרחב חופשי (אלומות AOM/AOD)
אלומות שער פרטניות וגלובליות המוכוונות אל השרשרת באמצעות מאפננים או מסיטים אקוסטו-אופטיים דרך אופטיקה נפחית מעל המלכודת — בקרת היונים הנפוצה ביותר במרשם (שש-עשרה מכונות), וזו שאינה גדלה מעבר לשרשרת אחת ללא הולכה משולבת.
תקציר ←מקורות מרכזיים
מרחב התכן — תכונות
- (a) זיקת הנושא
- טבעי
- (b) זמן · שזירה
- —
- (c) קריאה
- —
- (d) ניידות
- —
- (e) בקרה
- אופטית @ טמפרטורת החדר
- (f) מבנה השגיאה
- קוהרנטית / כיול
- (g) ייצור
- הרכבה אופטית / מכנית
מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות
אין תכונות מתוארכות
יציבות הכיוון של האלומה וההפרעה ההדדית בין יונים שכנים מגבילות את הנאמנות; הרכבה אופטית אחת לכל שרשרת.
שחקנים ויעדים — ביאורים
קשתות
בשימוש: 16 מכונות (16 ראשית · 0 חלופית)
- יונים לכודים 16
- IBEX Q1 (Marmot / PINE) Alpine Quantum Technologies דף מוצר ▣ Fig. 5 (light delivery, AOM switching, addressing); Fig. 6 (microoptics vs crossed AODs); Fig. 13 (AOD addressing unit); Fig. 9 (M-ACTION control); §III.B.2; §III.C.1 ✅
- AQT LYNX Alpine Quantum Technologies עיתונות עיתונות ◌ 🔎
- Aria IonQ דף מוצר ▦ Specifications (connectivity: 32 individual beams) 🔎
- 40-ion Ba-133 qLDPC testbed (IonQ: a Tempo engineering test system) IonQ עיתונות עיתונות ▣ Fig. 1 (Raman beams steered with AODs); Fig. 10 (gate/MCM schedule) ✅
- Forte / Forte Enterprise IonQ מאמר דף מוצר עיתונות ▣ Fig. 1(a,b) (AODs + embedded control system); §2 ✅
- Tempo IonQ דף מוצר דף מוצר בלוג ▦ 🔎
- PIAST-Q Poznan Supercomputing and Networking Center (PCSS) ◌ 🔎
- System Model H1 (H1-1) Quantinuum בלוג עיתונות ▨ 🔎
- System Model H2 (H2-1, H2-2) Quantinuum מאמר מאמר מאמר ▨ 🔎
- Helios Quantinuum מאמר מאמר מאמר ▤ § Optical delivery ✅
- 70-qubit ion quantum computer (FIAN / Rosatom roadmap) Lebedev Physical Institute (FIAN) and the Russian Quantum Center, Rosatom roadmap ◌ 🔎
- QSCOUT (Quantum Scientific Computing Open User Testbed) Sandia National Laboratories מאמר מאמר דף מוצר ▦ ✅
- 2-D site-resolved ion simulator Tsinghua University (Duan group) מאמר מאמר ▤ Supp. §I.B Laser configuration; Fig. S1; Discussion 🔎
- University of Innsbruck trapped-ion demonstrator (Institut für Experimentalphysik) University of Innsbruck מאמר מאמר מאמר ▣ Fig. 1c (steerable tightly focused 729-nm beams) ✅
- Innsbruck trapped-ion analog quantum simulator (up to 51 ions) IQOQI Innsbruck (Austrian Academy of Sciences) with the University of Innsbruck (M. Joshi, C. Roos) מאמר עיתונות ▤ App. B2 (Local control) ✅
- Maryland / Duke Quantum Center (EURIQA lineage) University of Maryland / Duke University מאמר מאמר ▤ Methods: Experimental implementation ✅
תמונות
כל תמונה מלווה בתיאור של מה שהיא מראה ובשורת הקרדיט שלה.



מיעון לייזר של יונים במרחב חופשי (אלומות AOM/AOD)
אור השערים משולחן אופטי בטמפרטורת החדר ממותג ומכוון אל יונים בודדים בשרשרת אחת בידי מאפננים אקוסטו-אופטיים רב-ערוציים או מסיטים אקוסטו-אופטיים, וממוקד דרך אופטיקה נפחית מעל המלכודת.
Verdict. בקרת היונים הנפוצה ביותר במרשם, שפורסמה עד 40 יונים ממוענים בשרשרת, עם הפרעה הדדית לשכן של 10⁻³–10⁻²; נכון ל-2026-09-26 לא נמצאה בחינת ביצועים לכל זוג בשרשרת ארוכה יותר הממוענת במרחב חופשי, ומפת הדרכים של IonQ שמעבר ל-Tempo נשענת על שבבים ועל קישורים פוטוניים.
AOM = מאפנן אקוסטו-אופטי; AOD = מסיט אקוסטו-אופטי; MS = שער מולמר–סורנסן; DRB = בחינת ביצועים אקראית ישירה; ε = תדירות ראבי של השכן חלקי זו של המטרה; QV = נפח קוונטי; G1–G7 = מחלקות היעדים של הדוח (ראו "שחקנים וכלכלה").
זהות ומוצא
שולחן אופטי שולח את אור השערים דרך חלונות הוואקום ואובייקטיב בעל צמצם גבוה; האקוסטו-אופטיקה קובעת איזה יון מואר, ואת המשרעת, התדר והפאזה של האור. AOM רב-ערוצי נותן ערוץ RF אחד לכל אלומה קבועה — 32 ב-355 nm במכונת חמשת הקיוביטים של Maryland מ-2016, מקור הטכנולוגיה D[585]; AOD ממפה תדר RF לזווית, כך שאלומה מוסטת מגיעה לכל יון D[100]. קיוביטים על-דקים דורשים זוג אלומות ראמאן — 355 nm עבור ¹⁷¹Yb⁺ D[586], 532 nm עבור ¹³³Ba⁺ D[109]; קיוביטים אופטיים של ⁴⁰Ca⁺ דורשים אלומה אחת של 729 nm D[253].
תכונות: בקרה אופטית בטמפרטורת החדר; שגיאות קוהרנטיות; אופטיקה נפחית; הרכבה אחת לכל שרשרת.
פיזיקה וגבולות
הפרעה הדדית. שדה גאוסי דועך כ-exp(−d²/w²) — ~10⁻¹² במותן של 0.85 µm ובמרווח של 4.43 µm של EURIQA S — ובכל זאת השכן רואה עד 2.5% מתדירות ראבי של המטרה D[254]: אברציות ופיזור קובעים את הרצפה. נתוני השכן שפורסמו, במדדים שונים, יורדים מ-<4% ב-2016 D[585] ל-<9×10⁻⁴ D[587]. עבור יחס ראבי ε, יון צופה המסובב ב-εθ מאבד ≈(εθ/2)², כלומר 2.5×10⁻⁴ ב-ε = 10⁻² עבור פולס π S; מאחר שהשגיאה קוהרנטית, אפשר לפצות עליה — פולסי הסטת אור התלויים בעוצמה הורידו את נתון השכן של 0.5% במדגים של AQT ל-1.3×10⁻⁴ D[253].
כיוון ופאזה. ריצוד δx מזיז את קצב ראבי ב-~(δx/w)² S; Forte מתכנן את מותן האלומה שלו, 1.5 µm, כנגד רעש הכיוון D[100]. ב-355 nm, הפרש נתיב של 56 nm בין זרועות המתפשטות זו נגד זו הוא 1 rad של פאזת שער S; Forte מגדיר שניים מארבעת הנתיבים שלו לשערים חד-קיוביטיים שאינם רגישים לפאזה D[100].
ה-AOD. θ = λf/v; הרזולוציה היא זמן הצמצם × רוחב הפס; סחיפה תרמית מחייבת כיול זווית במקום G[588]. ה-AOD העל-סגול של Duke מסיט 6 mrad על פני פס של 100 MHz D[587], כלומר v ≈ 5.9 km/s S. ה-RF גם מזיז את התדר האופטי בהתאם למיקום; ה-AOD המוצלבים של AQT מבטלים זאת D[253]. היגוי של ~50 קוטרי אלומה D[587] משתרע על 25–50 יונים במרווח של 3–4 µm S. הזוגות מטופלים בזה אחר זה D[109]: 15 זוגות זרים, בשער MS חציוני של 672 µs ב-Forte, נמשכים ~10 ms S. שדה הראייה והטיפול הסדרתי מחזיקים את השרשרת סביב 30–40 יונים S.
מצב ההנדסה העדכני
טבלה
| שנה | נתון | מי | תג+מפתח |
|---|---|---|---|
| 2016-08 | 5 ¹⁷¹Yb⁺; AOM על-סגול של 32 ערוצים; הפרעה הדדית <4%; שער XX של 235 µs | Univ. of Maryland | D[585] |
| 2019-11 | 11 קיוביטים ב-13 יונים; אלומות 355 nm גלובליות + ממוענות; שער דו-קיוביטי 97.5% | IonQ | D[586] |
| 2021-06 | AOD מוצלבים, 729 nm; הפרעה הדדית לשכן 0.5%; GHZ של 24 יונים 54.4(7)% | Innsbruck / AQT | D[253] |
| 2021-10 | 32 אלומות, מותן 0.85 µm; 13 קיוביטים ב-15 יונים; שער דו-קיוביטי 98.5–99.3% | EURIQA (Maryland/Duke) | D[254] |
| 2023-08 | 4 AOD; 30 קיוביטים ב-36 יונים; DRB של שער דו-קיוביטי, חציון 4.64×10⁻³ | IonQ Forte | D[100] |
| 2026-01 | מודול AOD <1 ft²; הפרעה הדדית <9×10⁻⁴; שרשרת של 30 יונים; מיתוג ב-240 ns | Duke | D[587] |
| 2026-06 | 40 ¹³³Ba⁺; אלומות ראמאן של 532 nm המכוונות ב-AOD | IonQ | D[109] |
מעל 40 יונים, מלבד 98 היונים של Helios במלכודת QCCD, קיימות רק טענות: הדף של Tempo מציין 100 קיוביטים כ"יעד" ו-99.9% כ"נאמנות יעד", ללא שיטת מיעון C[101]. הגביש של Tsinghua, בן 512 יונים, פועל באלומות גלובליות של 411 nm — מרחב חופשי ללא מיעון D[121].
ייצור, חומרים ושרשרת האספקה
הרכבה, לא פרוסה: לייזר על-סגול פולסי (EURIQA: Coherent Paladin 355-4000) D[254], אקוסטו-אופטיקה — סיליקה מותכת בעל-סגול, TeO₂ בתחום הנראה G[588] — אובייקטיבים וסינתזת RF; המודול של Duke משתמש ב-AOD של Brimrose D[587]. גם Gooch & Housego ו-AA Opto Electronic נזכרות P[322]; המסיטים של G&H מכוונים גם מערכי מלקחיים אופטיים של 3,000 ו-6,100 אטומים C[504], אספקה המשותפת עם cx_aod. AQT מכניסה 12 קיוביטים לשני מסדים של 19 אינץ', 2 m², <2 kW C[382].
בקרה, קריאה ועומס הקלט-פלט
AOM רב-ערוצי זקוק לערוץ RF אחד לכל יון במרווח קבוע — EURIQA משאירה שני יונים בקצוות ללא שימוש כדי לשמור על מרווח אחיד D[254]; ארבעת ה-AOD של Forte, כל אחד מאחורי AOM הקובע משרעת, תדר ופאזה, מתוכננים להגיע לכל אחד מ-40 יונים — מדידת הביצועים השתמשה ב-36 בשל מגבלת ערוצי גילוי הפוטונים — ומשחררים את פוטנציאל הלכידה מאילוץ המרווח הקבוע D[100]. המיתוג (~240 ns) D[587] זניח; הטיפול הסדרתי הוא ההשהיה — מחזורי הקוד במצע הניסוי של Ba נמשכים 35–86 ms, וכל היונים מועברים לרמת המדף D₅/₂ בזמן הקריאה באמצע המעגל D[109]. ב-10³ יונים: ~25 שולחנות אופטיים ועוד קישורים פוטוניים S.
תפקיד במחסנית
משבצת 5 של "יונים לכודים — מלכודת פאול ליניארית עם מיעון לייזר פרטני" ושל "יונים לכודים — QCCD (הובלה בין אזורים)". היא דורשת את fab_optics (אופטיקה נפחית מעל המלכודת), מספקת את השדות במרחב החופשי ש-g_ms דורש, ומוחלפת בידי ct_ionlaser (הולכה משולבת) ו-ct_ionmw (שערים אלקטרוניים, שגיאת שער דו-קיוביטי 8.4(7)×10⁻⁵ D[102]). שש-עשרה מכונות במרשם נושאות אותה (16 כטכנולוגיה ראשית), וביניהן Aria, Forte ו-Tempo של IonQ ומצע הניסוי של 40 יוני Ba; Helios, H1 ו-H2 של Quantinuum; IBEX Q1 ו-LYNX של AQT; PIAST-Q; QSCOUT (Quantum Scientific Computing Open User Testbed); מכונת היונים בת 70 הקיוביטים של FIAN / Rosatom; Tsinghua; Innsbruck; Maryland/Duke. שבעה תאים הם ✅; התא של Aria הוא 🔎, שכן האופטיקה של האלומות שלה הוצגה רק עבור קודמתה מ-2019 D[586]; התא של Tsinghua הוא 🔎 ומראה אלומות גלובליות; Tempo, PIAST-Q ומכונת Rosatom הם 🔎. Qudoor AbaQ אינה ביניהן: הבקרה שלה לא נחשפה. AQT ו-Innsbruck מתוארות כקיוביטים אופטיים של ⁴⁰Ca⁺, כמו במאמרים המצוטטים שלהן D[253]D[255]. הפער G-ionaod נסגר, עם ion_chain במקום ion_elec שהוצע.
ראיות — כיצד נמדדו המספרים
ההפרעה ההדדית מצוטטת כיחס ראבי, כיחס עוצמות (ε²) או כשגיאת היון הצופה — Duke מכנה יחס ראבי "הפרעה הדדית בעוצמה" D[587] — ונמדדת בהזזת יון אחד דרך האלומה D[253], ביוני דגל D[254] או בבחינות ביצועים בו-זמניים D[109]. ה-DRB של Forte על 435 זוגות אינו מוצא תלות מובהקת במרחק בין היונים, אך מוצא שגיאות מובהקות שמחוץ למודל D[100]. מבין דפי הספקים שנפתחו, רק הדף של AQT מציין הפרעה הדדית — לשכן <1.8×10⁻², נכון ל-2026-09-26 C[382].
לא פורסם: סוג היון, זמן השער ושיטת המיעון של Tempo, הארכיטקטורה של Aria עצמה והבקרה של Qudoor AbaQ; וכל נתון כמותי על הספק RF לטון, אינטרמודולציה רב-טונית או סחיפת הכיוון התרמית של AOD במערכות יונים.
שחקנים וכלכלה
מי.
| ארגון | תפקיד | מדינה | מה בדיוק הם עושים בטכנולוגיה זו | ראיות |
|---|---|---|---|---|
| IonQ | מפתח | ארה״ב | מיעון AOD ב-Forte ובמצע הניסוי של 40 יוני Ba | D[100]D[109] |
| Alpine Quantum Technologies | מפתח | אוסטריה | מיעון ב-729 nm באמצעות AOD מוצלבים, מערכות במסד | D[253]C[382] |
| University of Innsbruck | מחקר | אוסטריה | אלומות 729 nm ניתנות להיגוי, 16 יונים | D[255] |
| Univ. of Maryland / Duke | מחקר | ארה״ב | AOM של 32 ערוצים; מודול AOD קומפקטי | D[254]D[587] |
| Tsinghua University | מחקר | סין | גביש של 512 יונים, אלומות גלובליות | D[121] |
| Qudoor | מפתח | סין | לייזרים ובקרה בפיתוח עצמי; המיעון לא נחשף | P[302] |
| Gooch & Housego | ספק | בריטניה | AOD, AOM | C[504] |
כספים.
- 2023-12-05 · AQT · מחשב של 20 קיוביטים בשני מסדים עבור LRZ ו-Munich Quantum Valley, במימון בווארי · ~EUR 9.8 M · נחתם חוזה C[323]
- 2025-09-17 · IonQ · רכישת Oxford Ionics (מלכודות המיוצרות כשבבים) · לא צוין בהודעה · נסגר C[18]
שוק ושרשרת אספקה. לייזרים, אקוסטו-אופטיקה, אובייקטיבים ו-RF הם רכיבים מסחריים מהמדף; קווי העל-סגול של האיטרביום דורשים לייזרים יקרים ומוגבלי הספק P[322]. שתי הארכיטקטורות משרתות את G2, G3, G6 ו-G7.
קניין רוחני ותקנים. בקשות פטנט של IonQ על פיצוי שגיאות בגאומטריית אלומות ראמאן (JP 2024, EP 2025) P[375]; נכון ל-2026-09-26 לא נמצא תקן לדיווח הפרעה הדדית.
מפות דרכים ועמידה בהבטחות. IonQ (2025-06-13): Tempo, 100 קיוביטים, 2025; 10,000 על שבב אחד, 2027; >2,000,000 עד 2030, כשהאמצעים הנקובים הם מלכודות דו-ממדיות של Oxford Ionics וקישורים פוטוניים R[132]. הנתונים של Tempo נשארים יעדים C[101]; הקישור הפוטוני בין שתי מערכות מ-2026-04-14 לא נתן קצב או נאמנות C[589]. LYNX של AQT טוענת ל-QV 32,768 ולרגישות נמוכה יותר לרעש הפאזה של הלייזר, ללא מספר קיוביטים C[128].
פרשנות אסטרטגית. הדרך המהירה ביותר למכונה עובדת של 30–40 יונים, ואמת המידה שמולה נמדדות ההולכה המשולבת והבקרה האלקטרונית, אך לא מסלול הגדלה; הערך עובר לשבבי מלכודות ולקישורים.
תחזית ושאלות פתוחות
לאשר אם עד 2027-12-31 IonQ תפרסם את זמני השער, הנאמנויות ושיטת המיעון של Tempo לכל זוג, או אם שרשרת ממוענת של יותר מ-60 יונים תעבור בחינת ביצועים; להוריד בדרגה אם המערכות הבאות של IonQ יסופקו עם הולכה אלקטרונית או משולבת. שאלות פתוחות. (1) מה קובע את רצפת השכן מתחת ל-10⁻³ — אברציות, פיזור או אינטרמודולציה של ה-RF? (2) האם AOD רב-תדריים יכולים להריץ שערים מקבילים בלי אלומות תועות? (3) כיצד סחיפת הכיוון גדלה עם מחזור העבודה של ה-RF? (4) האם היגוי דו-צדדי מחזיק ב-100 יונים? (5) מתי קישור פוטוני עדיף על שרשרת ארוכה יותר?
מקורות
- [18] IonQ, “IonQ Completes Acquisition of Oxford Ionics, Rapidly Accelerating Its Quantum Computing Roadmap,” Sep. 17, 2025. [Online]. Available: https://www.ionq.com/
news/ [C]ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum - [100] J.-S. Chen et al., “Benchmarking a trapped-ion quantum computer with 30 qubits,” Quantum, vol. 8, Art. no. 1516, Nov. 2024, doi: 10.22331/q-2024-11-07-1516. arXiv:2308.05071. [D]
- [101] IonQ, “IonQ Tempo: 100-Qubit Quantum Computer (#AQ 64).” [Online]. Available: https://ionq.com/
quantum-systems/ [C]tempo - [102] A. C. Hughes et al., “Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-state cooling,” arXiv:2510.17286, Oct. 2025. [D]
- [109] E. Tham et al., “Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes,” arXiv:2606.06455, Jun. 2026. [D]
- [121] S.-A. Guo et al., “A site-resolved two-dimensional quantum simulator with hundreds of trapped ions,” Nature, vol. 630, no. 8017, pp. 613–618, May 2024, doi: 10.1038/s41586-024-07459-0. [D]
- [128] Alpine Quantum Technologies GmbH, “AQT Sets New European Industry Standard: Introducing the ‘LYNX’ Series with Record-Breaking Quantum Volume,” AQT, May 5, 2026. [Online]. Available: https://www.aqt.eu/
lynx-quantum-volume-record/ [C] - [132] IonQ, “IonQ's Accelerated Roadmap: Turning Quantum Ambition into Reality,” Jun. 13, 2025. [Online]. Available: https://www.ionq.com/
blog/ [R]ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality - [253] I. Pogorelov et al., “Compact Ion-Trap Quantum Computing Demonstrator,” PRX Quantum, vol. 2, no. 2, Art. no. 020343, Jun. 2021, doi: 10.1103/PRXQuantum.2.020343. arXiv:2101.11390. [D]
- [254] L. Egan et al., “Fault-tolerant control of an error-corrected qubit,” Nature, vol. 598, no. 7880, pp. 281–286, Oct. 2021, doi: 10.1038/s41586-021-03928-y. arXiv:2009.11482. [D]
- [255] L. Postler et al., “Demonstration of fault-tolerant universal quantum gate operations,” Nature, vol. 605, pp. 675–680, 2022, doi: 10.1038/s41586-022-04721-1. arXiv:2111.12654. [D]
- [302] M. U. Rehman, “Top Chinese Quantum Computing Companies in 2026,” The Quantum Insider, May 15, 2026. [Online]. Available: https://thequantuminsider.com/
2026/ [P]05/ 15/ 10-plus-companies-leading-the-quantum-technologies-race-in-china/ - [322] M. Ivezic, “The Optical Table's Hidden Supply Chain: Who Really Wins If Trapped-Ion Quantum Computing Wins,” PostQuantum.com, Oct. 1, 2025. [Online]. Available: https://postquantum.com/
quantum-ecosystem/ [P]trapped-ion-quantum-ecosystem/ - [323] AQT, “AQT lands million euro contract,” Dec. 5, 2023. [Online]. Available: https://www.aqt.eu/
aqt-lands-million-euro-contract/ [C] - [375] PatSnap, “Trapped Ion Quantum Computing: Technology Landscape 2026,” Apr. 23, 2026. [Online]. Available: https://www.patsnap.com/
resources/ [P]blog/ rd-blog/ trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/ - [382] Alpine Quantum Technologies, “19-inch rack-mounted quantum computer,” AQT. [Online]. Available: https://www.aqt.eu/
products/ [C]ibex-q1/ - [504] Gooch & Housego (G&H), “G&H Acousto-Optic Deflectors Referenced in Nature Papers Demonstrating 3,000 & 6,100 Qubit Quantum Systems,” G&H, Mar. 2026. [Online]. Available: https://gandh.com/
news-and-resources/ [C]g-and-h-acousto-optic-deflectors-in-nature-papers - [585] S. Debnath, N. M. Linke, C. Figgatt, K. A. Landsman, K. Wright, and C. Monroe, “Demonstration of a small programmable quantum computer with atomic qubits,” Nature, vol. 536, no. 7614, pp. 63–66, Aug. 2016, doi: 10.1038/nature18648. arXiv:1603.04512. [D]
- [586] K. Wright et al., “Benchmarking an 11-qubit quantum computer,” Nat. Commun., vol. 10, Art. no. 5464, Nov. 2019, doi: 10.1038/s41467-019-13534-2. arXiv:1903.08181. [D]
- [587] J. Yu et al., “Design and Characterization of Compact Acousto-Optic-Deflector Individual Addressing System for Trapped-Ion Quantum Computing,” arXiv:2601.01647, Jan. 2026. [D]
- [588] R. Paschotta, “Acousto-optic Deflectors,” RP Photonics Encyclopedia. [Online]. Available: https://www.rp-photonics.com/
acousto_optic_deflectors.html [G] - [589] IonQ, “IonQ Achieves Key Photonic Interconnect Milestone, Demonstrating Networked Quantum Systems Using Entanglement,” Apr. 14, 2026. [Online]. Available: https://www.ionq.com/
news/ [C]ionq-achieves-key-photonic-interconnect-milestone-demonstrating-networked-quantum-systems-using-entanglement