→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

מלקחיים אופטיים הנוצרים ב-PIC / אופטיקה משולבת לאטומים ct_pic_trap

יצירה, ניתוב ואיסוף של האור הלוכד, הממען והמצלם אטומים בודדים — ממעגל פוטוני משולב במקום מאופטיקה במרחב חופשי.

מלקחיים אופטיים הנוצרים ב-PIC / אופטיקה משולבת לאטומים

ct_pic_trap · שכבה 5 בקרה · מתהווה · מאז 2026
פתח במפה

יצירת המלכודות הועברה לשבב פוטוני (4 אטומים, זמני חיים של 27.5 s); אופטיקה מעולם הנושאים המיוצרים עבור נושא טבעי.

סימוני המפה
טכנולוגיה חוצה — נושא טבעי + ייצור מוליכים למחצה / שבבים פוטוניים
תקציר ←

מקורות מרכזיים

[330] Pasqal, “Pasqal brings qubit control on-chip, advancing the path to fault-tolerant quantum… · 2026
[579] S. G. Menon, N. Glachman, M. Pompili, A. Dibos, and H. Bernien, “An integrated atom array–… · 2024
[580] Y.-D. Hu et al., “A scalable chip-integrated single-photon source array based on 50 indivi… · 2026
[886] W. Sun et al., “A photonic integrated comb engine for ultracold quantum gases,” arXiv:2609… · 2026

מרחב התכן — תכונות

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

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

on-chip traps → 4 Rb atoms, 27.5 s lifetime
מגדירה: מסלול הגדלה · 2026-08 · מקור

Pasqal. שתי פונקציות מסתתרות כאן, ורק הראשונה היא יצירת מלכודות: המלקחיים האופטיים של UChicago מ-2024 הם מלכודות במרחב חופשי מעל מהודים ננו-פוטוניים, והשבב של USTC מ-2026, עם מוליכי גל מזכוכית, ממען אטומים לכודים ואינו יוצר את המלכודות.

רשומות סטנדרטיות

קווי בקרה לקיוביט → 1 · הטוב ביותר
Pasqal on-chip tweezers: 'four optical traps through a single photonic chip ... to hold four individual rubidium atoms', ~27.5 s lifetimes · 2026-08 · מקור [C] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

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: מפעל ייצור למעגלים פוטוניים משולבים (SiN, BTO, TFLN, SNSPD על 300 mm)
חלופות: בקרה אופטית בלייזר + AOD/SLM (אטומים)
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 3 מכונות (0 ראשית · 3 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: Metasurface optics for optical tweezer trapping (a) Scanning electron micrograph of the fabricated metasurface lens containing a periodic…
A four-panel figure: a scanning electron micrograph of a metasurface lens made of amorphous-silicon nanopillars 660 nm tall (1 µm scale bar), a drawing of how the pillars focus light, a diagram of the optical setup, and a fluorescence image of a 3x3 array of trapped rubidium-87 atoms spaced 13.2 µm apart. From "Single atom trapping in a metasurface lens optical tweezer" by Ting-Wei Hsu et al.. It shows a flat nanostructured lens standing in for a bulky objective to form optical tweezers, with an acousto-optic deflector creating several traps. “Fig. 1 — Figure 1: Metasurface optics for optical tweezer trapping (a) Scanning electron micrograph of the fabricated metasurface lens containing a periodic array…” by Ting-Wei Hsu et al., arxiv.org/abs/2110.11559, CC BY SA 4.0 (creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
Fig. 3 — Figure 3: Metasurface trapping setup. a, Overview of trapping and imaging. A laser beam at λ=840 nm passes through the metasurface and then a 3 × 3
A three-panel paper figure: a drawing of an experiment in which a flat metasurface lens inside a glass vacuum cell turns an 840 nm laser into a 3 x 3 array of optical tweezers for atoms, plus a dark photo of the mounted metasurface and an image of the atom cloud next to it. It comes from arXiv paper 2407.05918 by Donghao Li and co-authors. It shows how integrated flat optics can replace bulky optics to make atom traps; notice the metalens sits only 2.5 mm from the magneto-optical trap. “Fig. 3 — Figure 3: Metasurface trapping setup. a, Overview of trapping and imaging. A laser beam at λ=840 nm passes through the metasurface and then a 3 ×…” by Donghao Li et al., arxiv.org/abs/2407.05918, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 1: Metasurface design and characterization. a, The phase profile of the metasurface generated using the optimized GS algorithm. b, Transmissi…
Five-panel figure mixing simulation, drawings and real images: a phase map of a metasurface about 1 mm across, nanopillar transmission and phase plots, scanning-electron micrographs of the pillar array (1 µm scale bar), and a render plus camera image of a 3x3 array of focal spots. From the arXiv paper "In vacuum metasurface for optical microtrap array" by Donghao Li, Lingling Huang and co-authors. It shows a flat nanostructured lens inside the vacuum splitting 852 nm light into optical tweezers for trapping atoms; panel e compares measured and simulated spots. “Fig. 1 — Figure 1: Metasurface design and characterization. a, The phase profile of the metasurface generated using the optimized GS algorithm. b, Transmission…” by Donghao Li et al., arxiv.org/abs/2407.05918, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
ct_pic_trap · layer 5 בקרה · centrality 11.2 · emerging · since 2026 · updated 2026-09-04

מלקחיים אופטיים הנוצרים ב-PIC / אופטיקה משולבת לאטומים

יצירה, ניתוב ואיסוף של האור הלוכד, הממען והמצלם אטומים בודדים — ממעגל פוטוני משולב במקום מאופטיקה במרחב חופשי.

Verdict. ארבעה אטומים נלכדו משבב, חמישים מוענו דרך שבב, ואפס שערים דרך כל אחד מהם. עד ש-PIC יחזיק אטומים רחוק דיו מפני השטח שלו כדי להריץ שערי רידברג, זה זיווד, לא מסלול הגדלה.

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

להעביר אל שבב פוטוני את האופטיקה המחזיקה אטומים בודדים וממענת אותם — עדשות, מאפננים ומסיטים על משטח ניסוי בגודל של מטר. שתי פונקציות מסתתרות תחת טכנולוגיה אחת, ורק הראשונה היא יצירת מלכודות: פליטת אור המלקחיים האופטיים מהשבב (Pasqal, ארבעה אטומי רובידיום, זמן חיים של ~27.5 s, אוגוסט 2026 C[330]), וצימוד של אטומים לכודים לפוטוניקה על השבב לשם דימות ואיסוף (Chicago, 64 מלקחיים אופטיים במרחב חופשי מעל >100 מהודים ננו-פוטוניים D[579]; מערך מוליכי גל מזכוכית של 50 אטומים ו-784 ערוצים D[580]). הגדרה מחדש של מלכודות על השבב — איש עוד לא הדגים.

בקרה וייצור: בקרה אופטית בטמפרטורת החדר ממעגל פוטוני משולב, העוטפת נושא טבעי ואינה הופכת לנושא בעצמה. מבנה השגיאה: קוהרנטי — הפסדי צימוד, הפרעה הדדית (0.4% נמדדו D[580]) והסטות אור המושרות מפני השטח, לא דה-קוהרנטיות.

פיזיקה וגבולות

מלקחיים אופטיים של רובידיום זקוקים לעומק של כמיליקלווין: כמה מיליוואט הממוקדים למותן אלומה של מיקרון בצמצם נומרי גבוה. פולט מבוסס סריג עקיפה או מטא-משטח יכול לעשות זאת, וזמן החיים של Pasqal תואם את מערכות האופטיקה הנפחית שלה עצמה C[330], ולכן הפסדי הצימוד אינם החומה הראשונה. ההספק הוא הבא בתור: אלף מלכודות הן וואטים על השבב, ושם האור המפוזר וחימום המצמדים מגבילים ראשונים.

החומה הראשונה היא פני השטח. מצבי רידברג ניתנים לקיטוב במידה עצומה, ולכן שדות תועים המושרים ממולקולות נספחות וקרינת גוף שחור מדיאלקטרי סמוך מסיטים ומרחיבים את הקו שכל שער דו-קיוביטי של אטומים ניטרליים תלוי בו. Chicago מחזיקה אטומים כמה מאות ננומטרים מעל השבב לשם צימוד למהוד D[579] — מצוין לאיסוף פוטונים, חסר סיכוי לשער חסימה. שבב היוצר מלכודות חייב להקרין את המוקד שלו עשרות עד מאות מיקרונים הרחק ממנו, וכך הוא מוותר על חלק ניכר מיתרון השטח. החומה השנייה היא ההגדרה מחדש: מסיטים מוצלבים סורקים ברציפות וכבר מהווים את מגבלת רוחב הפס מעל ~10⁴ אטומים, בעוד שהמיתוג על השבב הוא תרמו-אופטי (מיקרו-שניות עד מילישניות, מיליוואטים של פיזור הספק לכל מתג) או אלקטרו-אופטי בליתיום ניובט (ננו-שניות, הפסדים גבוהים יותר, עדיין לא ברמה המתאימה ללכידה). מה מזיז את הרצפה: פסיבציה של פני השטח שתאפשר לאטומים לשבת קרוב יותר, ומארג מתגים בעל הפסדים נמוכים שיעלה על קצבי המסיטים.

מצב ההנדסה העדכני

טבלה
שנה נתון מי תג+מפתח
2024-07 64 מלקחיים אופטיים מעל >100 מהודים ננו-פוטוניים, נאמנות דימות 99.2%, אטומים כמה מאות nm מעל פני השטח University of Chicago D[579]
2026-08 4 אטומי Rb הלכודים באור משבב SiN, זמן חיים ~27.5 s, לפי ההצהרה תואם לאופטיקה נפחית Pasqal C[330]
2026-08 50 אטומי ⁸⁷Rb הממוענים דרך מערך מוליכי גל מזכוכית: הפרעה הדדית 0.4%, הפסד החדרה 2.9 dB, מילוי 93%, תיקון אובדן ב-118 Hz, שבב של 784 ערוצים USTC D[580]

שניים עד שלושה סדרי גודל מתחת למערכות המרחב החופשי במספר האטומים, ובשום מקום עוד לא הורצו שער או הובלה דרך מלכודת שנוצרה בשבב. השבב של 784 הערוצים הוא הראיה החזקה ביותר להגדלה, והוא ממען אטומים ואינו לוכד אותם.

בצד מקור האור, מיקרו-מסרק ב-780 nm בשילוב היברידי (מהודי Si₃N₄ מפרוסות של 150 mm, דיודות לייזר III–V הנעולות בהזרקה עצמית), עם ייחוס ל-⁸⁵Rb, הניע ב-2026 סריג אופטי וצימוד ראמאן בעיבוי בוז–איינשטיין של ⁸⁷Rb P[886]. האור נוצר בשבב אך הועבר במרחב החופשי, והוא שלט בגז קוונטי, לא בקיוביטים: לא הייתה מעורבת אף מלכודת או שער שנוצרו בשבב.

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

תהליכי מעגלים פוטוניים משולבים בניטריד צורן; מערך 50 האטומים משתמש במוליכי גל מזכוכית D[580]. הפוטוניקה של Pasqal הגיעה מ-Aeponyx, במחיר שלא נחשף, פחות מ-18 חודשים לפני ההודעה מאוגוסט 2026, ולא נזכר שום שותף מבין מפעלי הייצור C[581]. כושר הייצור המסחרי הקרוב ביותר: קו הייצור הניסיוני PIXEurope של imec (~EUR 400 M, 2024-11-24) ו-Quantum Technology Solutions של GlobalFoundries (מכתב כוונות של CHIPS בסך $375 M, 2026-05-21) — שניהם מציינים פוטוניקה כתוצר, ואף אחד מהם אינו מזכיר מלכודות אטומים G[582]G[353]. ספקי ליתיום ניובט בשכבה דקה, HyperLight ו-Lightium, הם המועמדים אם מיתוג מהיר יהפוך לדרישה P[518]. נכון ל-2026-09-04 לא נמצאו שיעור תקינות, עלות לערוץ או קטגוריית פיקוח על יצוא לפוטוניקה של מלכודות אטומים.

בקרה, קריאה ועומס הקלט-פלט

הטענה היא הקטנת השטח: Pasqal מציינת אופטיקה קטנה עד 50× כשאור המלכודות מנותב על השבב C[330]. בארבעה אטומים העומס הוא כמה צימודי סיבים; השאלה מתחילה במאות, ושם היא הופכת להספק לכל ערוץ, למספר הסיבים הנכנסים לוואקום ולרוחב הפס של המיתוג — ושום דבר מאלה לא פורסם. השבב של 784 ערוצים עם הפסד החדרה של 2.9 dB הוא נתון מספר הערוצים היחיד D[580]. שבב מסיר את עומס היישור והסחיפה של שולחן אופטי, ומוסיף גאומטריה קבועה, אלא אם משולבים בו מתגים.

תפקיד במחסנית

היא מחליפה את אופטיקת המלקחיים והמיעון במרחב החופשי בארכיטקטורת האטומים הניטרליים האלקליים (Pasqal, QuEra, Infleqtion), ודורשת מתחתיה תהליך של מעגלים פוטוניים משולבים; אין לה קישוריות, שער או קוד משלה. תרומתה לשעון הנגזר כיום אפסית; בקנה מידה, המיתוג על השבב עלול להפוך לאיבר חדש בשעון אם לא יוכל להשתוות להגדרה מחדש במסיטים — ההפך מהאפקט המבוקש. אותו דפוס קיים בצד היונים, שם Sandia מספקת ל-Quantinuum פוטוניקה משולבת להולכת אור הלייזר G[501]. משבצות ריקות סמוכות: שער דרך מלכודת שנוצרה בשבב, והובלה על השבב.

ראיות — כיצד נמדדו המספרים

זמן החיים של Pasqal ותחזית ה-50× בשטח מדווחים בידי החברה ללא שחזור, ו"התאמה לאופטיקה נפחית" נמדדת מול המערכות שלה עצמה, לא מול ייחוס חיצוני C[330]. לתוצאות של Chicago ושל USTC אין מפת דרכים של ספק, ואף אחת מהן אינה מדווחת נאמנות שער, משום שאף אחת מהן לא הריצה שער. שום פרסום אינו מודד את מה שחשוב ביותר — עומק המלכודת, יציבות המיקום והסטת קו רידברג כפונקציה של המרחק מפני השבב.

עומקי מלכודת של מיליקלווינים והספקים של מיליוואט למלכודת הם קני מידה סטנדרטיים לפינצטות, לא ערכים מצוטטים ממקורות השבבים. לא פורסם: מחיר הרכישה ומועד הסגירה של Aeponyx (מצוין רק "פחות מ-18 חודשים" לפני 2026-08-10); המספרים שמאחורי תחזית Pasqal להקטנת טביעת הרגל פי 50; והתפוקה, העלות לערוץ וסיווג פיקוח היצוא של פוטוניקה למלכודות אטומים.

שחקנים וכלכלה

מי.
| ארגון | תפקיד | מדינה | מה הם עושים כאן | ראיות |
|---|---|---|---|---|
| Pasqal | מפתח | צרפת | ההדגמה היחידה של מלכודות אטומים הנוצרות בשבב | C[330] |
| Aeponyx | ספק | קנדה | פוטוניקת SiN שמאחורי השבב של Pasqal; נרכשה | C[581] |
| University of Chicago | מחקר | ארה״ב | מערך אטומים מעל מהודים ננו-פוטוניים, דימות ללא רקע | D[579] |
| USTC | מחקר | סין | מערך מיעון של 50 אטומים, שבב של 784 ערוצים | D[580] |
| GlobalFoundries | ספק | ארה״ב | יחידה קוונטית המציינת פוטוניקה כתוצר | G[353] |
| HyperLight | ספק | ארה״ב | ליתיום ניובט למיתוג מהיר | P[518] |

כספים. 2024-09 · HyperLight ו-Lightium · סבב B וסבב סיד · $37 M ו-$7 M · Summit Partners; Vsquared ו-Lakestar · נסגר Pfact. 2025 (ללא תאריך) · Pasqal · מיזוג ורכישה של Aeponyx · לא נחשף · נסגר, לפי ההצהרה פחות מ-18 חודשים לפני 2026-08 C[581]. 2026-08-28 · Pasqal · מיזוג SPAC · ~$360 M במזומן · Nasdaq PSQL · נסגר fact.

שוק ושרשרת אספקה. בסיס האספקה הוא מערך מפעלי הייצור הפוטוניים הכללי, ואינו נדיר; הנכס הנדיר הוא הידע בתכנון מלכודות, וזה של Pasqal הגיע עם חברה צעירה אחת שנרכשה — נקודת כשל יחידה אם הצוות הזה יתפזר. מה שהיא מאיימת עליו הוא השרשרת הוותיקה של המרחב החופשי: מסיטים של AA Opto-Electronic ושל Gooch & Housego, הספקים היחידים הנזכרים בעבודות שפורסמו על מלקחיים אופטיים D[4]. היא משתלמת עבור G3 ו-G4 בזכות הקטנת השטח ועבודת היישור, ואינה תורמת דבר ל-G1, ל-G2 או ל-G5.

קניין רוחני ותקנים. תיק ניטריד הצורן של Aeponyx מלפני הרכישה הוא נכס הליבה; Pasqal לא חשפה דבר מתוכנו. נכון ל-2026-09-04 לא נמצאה ספירה מתוארכת של משפחות פטנטים למלקחיים אופטיים לאטומים הנוצרים בשבב, ושום פעילות תקינה אינה עוסקת בפוטוניקה ברמה המתאימה ללכידה.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. Pasqal מציינת >10,000 אטומים ו-100 קיוביטים לוגיים בדרך זו, בלי תאריך R[330], לעומת דחייה אחת שכבר נרשמה בצד המרחב החופשי — 10,000 פיזיים הוזזו מ-2026 ל-2028, ו-100 לוגיים ל-2029 R[156]fact. ההדגמה הראשונה באוגוסט 2026: אין היסטוריית אספקה שאפשר לדרג, ואין מפת דרכים מתחרה של מלכודות בשבב.

פרשנות אסטרטגית. אם היצירה על השבב תגדל מעבר לעשרות, היא תערער את שרשרת המרחב החופשי שכל מכונת מלקחיים אופטיים ויונים תלויה בה, ותעביר את כוח המיקוח למפעלי ייצור פוטוניים המוכרים בהיקפים של תקשורת נתונים; Pasqal תנצח בזכות הובלה ברכיב שמתחריה יצטרכו אז לקנות או לבנות. אם ההפרעה ההדדית, ההספק ובעיית פני השטח יגבילו את מספר הערוצים לעשרות, היא תישאר עניין של זיווד והספקים הוותיקים ישמרו על מעמדם — התוצאה הסבירה יותר לפי הראיות של היום.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר/להוריד בדרגה בתוך 12–24 חודשים: מישהו מריץ שער דו-קיוביטי דרך מלכודת שנוצרה בשבב; מספר האטומים הלכודים בשבב מגיע למאות; ספק שני נכנס לתחום. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: מלקחיים אופטיים על שבב מחזיקים מאות עד אלפי אטומים בנאמנות של המרחב החופשי, ומקטינים מסד במידה שמשנה את עלות המערכת. התרחיש הגרוע ביותר: אילוץ פני השטח כופה מרחקי עבודה ארוכים, רווח השטח מתאדה, והאופטיקה המשולבת נשארת מוגבלת לדימות ולאיסוף, שבהם היא כבר עובדת. פתוח: באיזה מרחק מהשבב חייבים האטומים לשבת כדי לקבל קו רידברג נקי; האם המיתוג על השבב יכול לעלות על ההגדרה מחדש במסיטים. במעקב: העדכון הבא של Pasqal וכל שער דרך מלכודת בשבב.

מקורות
  1. [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]
  2. [156] M. Swayne, “Pasqal Completes SPAC Merger With $360 Million in Cash,” The Quantum Insider, Aug. 28, 2026. [Online]. Available: https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ [R]
  3. [330] Pasqal, “Pasqal brings qubit control on-chip, advancing the path to fault-tolerant quantum computing at scale,” Aug. 10, 2026. [Online]. Available: https://www.pasqal.com/news/pasqal-brings-qubit-control-on-chip-advancing-the-path-to-fault-tolerant-quantum-computing-at-scale/ [C]
  4. [353] GlobalFoundries, “GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions to scale U.S. quantum manufacturing,” May 21, 2026. [Online]. Available: https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/ Also https://investors.gf.com/news-releases/news-release-details/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-scale-us. [G]
  5. [501] T. Rummler, “In the Mountain West, a quantum computing collaboration announces major results,” Sandia Lab News, Aug. 27, 2026. [Online]. Available: https://www.sandia.gov/labnews/2026/08/27/in-the-mountain-west-a-quantum-computing-collaboration-announces-major-results/ [G]
  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. [579] S. G. Menon, N. Glachman, M. Pompili, A. Dibos, and H. Bernien, “An integrated atom array–nanophotonic chip platform with background-free imaging,” Nat. Commun., vol. 15, no. 1, Art. no. 6156, Jul. 2024, doi: 10.1038/s41467-024-50355-4. [D]
  8. [580] Y.-D. Hu et al., “A scalable chip-integrated single-photon source array based on 50 individually addressable neutral atoms,” arXiv:2608.15637, Aug. 2026. [D]
  9. [581] M. U. Rehman, “Pasqal Demonstrates Photonic Chip-Based Control for Neutral-Atom Quantum Computers,” The Quantum Insider, Aug. 10, 2026. [Online]. Available: https://thequantuminsider.com/2026/08/10/pasqal-photonic-chip-control-neutral-atom-quantum-computers/ [C]
  10. [582] imec, “The European Commission and Chips JU select the PIXEurope consortium to lead the European Pilot Line on Advanced Photonic Integrated Circuits,” Nov. 24, 2024. [Online]. Available: https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line [G]
  11. [886] W. Sun et al., “A photonic integrated comb engine for ultracold quantum gases,” arXiv:2609.28294, Sep. 2026. [P]