→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

אפיק תנועתי של שרשרת יונים (כל-לכל בשרשרת) cx_bus

אופן תנועה קולקטיבי משותף שוזר כל זוג במלכודת אחת, ומעניק קישוריות אמיתית של כל-לכל במחיר זמן שער הגדל עם אורך השרשרת.

אפיק תנועתי של שרשרת יונים (כל-לכל בשרשרת)

cx_bus · שכבה 4 קישוריות והובלה · הודגם · מאז 2003

אופני תנועה משותפים מעניקים קישוריות כל-לכל בתוך שרשרת אחת; השערים מאטים ככל שהשרשרת מתארכת (חציון 672 µs בשרשרת 30 היונים של Forte).

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[100] J.-S. Chen et al., “Benchmarking a trapped-ion quantum computer with 30 qubits,” Quantum, … · 2024
[121] S.-A. Guo et al., “A site-resolved two-dimensional quantum simulator with hundreds of trap… · 2024
[102] A. C. Hughes et al., “Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-sta… · 2025
[109] E. Tham et al., “Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes,” arXiv… · 2026
[101] IonQ, “IonQ Tempo: 100-Qubit Quantum Computer (#AQ 64).” [Online]. Available: https://ionq…

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא
טבעי
(b) זמן · שזירה
—
(c) קריאה
—
(d) ניידות
אפיק משותף (תנועתי / מהוד)
(e) בקרה
—
(f) מבנה השגיאה
קוהרנטית / כיול
(g) ייצור
MEMS / מלכודות אלקטרודות משטח

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

independently benchmarked chain (Forte) → 30 ions, all 435 pairs
מגדירה: מספר הקיוביטים ואיכותם · 2023-08 · מקור
largest chain demonstrated (Tempo development system) → 64-qubit register, #AQ 64 [C] — IonQ's own benchmark, no per-pair data; the 100-qubit product is listed for late 2026
מגדירה: מספר הקיוביטים ואיכותם · 2025-09 · מקור

IonQ Forte היא שרשרת של 30 יונים (435 זוגות), לא 36; שרשרת ה-Tempo של 100 יונים בקישוריות כל-לכל היא טענה של החברה, ללא זמן שער או נאמנות לכל זוג שפורסמו.

רשומות סטנדרטיות

דרגת קישוריות → 29 · טיפוסי
IonQ Forte: 'single-chain 30-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all operations', benchmarked over all 30-choose-2 = 435 pairs · 2023-08 · מקור [D] ⓘ
הובלה לסבב → לא פורסם · טיפוסי
Not applicable: a single motional-bus chain performs no transport between zones; all 435 Forte pairs are addressed in place · 2023-08 · מקור [D] ⓘ

קשתות

דורשת: יון אטומי לכוד
נחוצה עבור: קודי qLDPC לא-מקומיים (bivariate bicycle, "gross")°, קודים משורשרים בקצב גבוה עם שערים טרנסוורסליים°, קוד הצבע (שערי קליפורד טרנסוורסליים)°
חלופות: הסעת יונים (QCCD, צמתים, מלכודות רשת)
מתנגשת עם:
שער לייזר מולמר–סורנסן / הסטת אור פתוחה — לא הוצגה הפחתה בקנה מידה
זמן השער גדל עם אורך השרשרת (חציון 672 µs בשרשרת 30 היונים של Forte)
מחיר הצפיפות הספקטרלית של אופני התנועה הופכת את השער לאיטי יותר ולפחות נאמן ככל שהשרשרת גדלה: חציון 672 µs בשרשרת 30 היונים של Forte לעומת ~10–30 µs בשרשראות קצרות
הפחתה שרשראות קצרות במלכודות QCCD מחולקות לאזורים (Quantinuum), שערים באפנון משרעת/פאזה, או שערים אלקטרוניים על מקטעים של ≤ 4 יונים · 2025
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 18 מכונות (18 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. 1 — Fig. 1: Quantum dynamics of an EASE gate.a An energy-level diagram associated with the pth motional mode showing off-resonant red and blue sideband…
Three-panel principle diagram: (a) energy levels of two ion qubits with a motional ladder, showing the red- and blue-sideband paths that couple |00⟩ to |11⟩; (b) the spectrum of the chain's motional modes on both sides of the qubit carrier, with the symmetric detuning μ of the gate pulses; (c) arrows giving how strongly each of 13 ions takes part in two chosen modes. It is Figure 1 of a 2020 Nature Communications article by Grzesiak, Blümel, Wright and co-authors on efficient arbitrary simultaneously entangling (EASE) gates on a trapped-ion quantum computer. It shows how shared motional modes let any ions of a chain be entangled. “Fig. 1 — Fig. 1: Quantum dynamics of an EASE gate.a An energy-level diagram associated with the pth motional mode showing off-resonant red and blue sideband transitions…” by Grzesiak et al., www.nature.com/articles/s41467-020-16790-9, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
File:Diagram of the Cirac-Zoller CNOT gate.svg
Black-and-white principle diagram: a chain of ions with two marked qubits, A and B, sharing a vibrational (phonon) mode, plus zoomed level schemes of each ion's ground, excited and auxiliary states with numbered laser pulses. Drawn by QuarksAndElectrons (2024-01-21) to illustrate the Cirac–Zoller gate: a π-pulse on ion A, a 2π-pulse on ion B, then another π-pulse on ion A. It shows how trapped-ion qubits interact through shared motion: the chain's vibration acts as a bus carrying ion A's state to ion B. “Diagram of the Cirac-Zoller CNOT gate” — QuarksAndElectrons, CC0 1.0. Source: commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_of_the_Cirac-Zoller_…
Fig. 3 — Figure 3: (a) Illustration of a line of ions illuminated by two semi-global beams. (b) The corresponding coupling matrix Φ is split to B=2B=2 global…
A two-panel drawing: on the left a line of ten trapped ions lit by two wide laser beams, one covering each half; on the right a block matrix of the couplings between ions, within each beam and across the two. It comes from arXiv paper 2509.14331 by Yakov Solomons and co-authors. It shows how ions in one chain can all be coupled to each other through their shared motion, even with only a few broad beams; notice the mixed-colour block for couplings between the two halves. “Fig. 3 — Figure 3: (a) Illustration of a line of ions illuminated by two semi-global beams. (b) The corresponding coupling matrix Φ is split to B=2B=2 global…” by Yakov Solomons, Yotam Kadish, Lee Peleg, Jonathan Nemirovsky, Amit Ben Kish, Yotam Shapira, arxiv.org/abs/2509.14331, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
cx_bus · layer 4 קישוריות והובלה · centrality 4.2 · demonstrated · since 2003 · updated 2026-09-30

אפיק תנועתי של שרשרת יונים (כל-לכל בשרשרת)

אופן תנועה קולקטיבי משותף שוזר כל זוג במלכודת אחת, ומעניק קישוריות אמיתית של כל-לכל במחיר זמן שער הגדל עם אורך השרשרת.

Verdict. כל-לכל ממשית עד ~30 יונים שנבחנו בבחינת ביצועים ו-~100 לפי טענה; מאחורי יעד ה-10,000 יונים על שבב אחד של IonQ ל-2027 לא עומד שום נתון שפורסם על חימום, זמן שער או ספקטרום אופנים.

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

יונים במלכודת אחת חולקים אופני תנועה קולקטיביים; כוח תלוי-ספין דרך אופן משותף שוזר כל זוג בלי להזיז את היונים, ולכן הקישוריות היא כל-לכל מעצם הבנייה. Cirac–Zoller (1995) ו-Mølmer–Sørensen (1999) נתנו את המנגנון; שערי השרשרת מתוארכים ל-2003.
ניידות של אפיק, אופן משותף אחד, ללא הובלה; ייצור מלכודות בטכנולוגיה הקרובה ל-MEMS.
אין לו אופן בקרה או קריאה משלו; שגיאה קוהרנטית — מיעון אופנים וחימום, לא אובדן.

פיזיקה וגבולות

N יונים נושאים N אופני תנועה ברוחב פס קבוע, ולכן המרווח בין האופנים קטן כ-~1/N: שער חייב להפריד אופן אחד ספקטרלית, במחיר של זמן, או לסגור את כולם בפולסים מעוצבים, במחיר של הספק וכיול. לכן זמן השער עולה עם אורך השרשרת — 550–883 µs, חציון 672 µs, בשרשרת של 30 יונים, לעומת 110 µs לקיוביט אחד D[100]. רעש האלקטרודות מחמם את האופן המשותף, והשגיאה גדלה עם N, שכן כל זוג שואל את אותו עירור. מעל אנאיזוטרופיה קריטית השרשרת מתקפלת לזיגזג: שרשראות ארוכות צריכות כליאה צירית חלשה, ומכאן תדרים נמוכים יותר ושערים איטיים יותר. הרצפה זזה עם שערים אלקטרוניים ללא לייזר (2Q 8.4×10⁻⁵ D[102]) ועם פולסים מעוצבים.

מצב ההנדסה העדכני

טבלה
תאריך נתון מי תג+מפתח
2023-08 שרשרת של 30 יונים, 435 זוגות שנבחנו; שערי MS של 550–883 µs IonQ Forte D[100]
2024 גביש דו-ממדי של 512 יונים, אנלוגי בלבד Tsinghua D[121]
2025-10 שגיאת 2Q של 8.4×10⁻⁵, שער אלקטרוני, ללא קירור IonQ/Oxford Ionics D[102]
2026-06 נקודת איזון של זיכרון qLDPC בתוך פסי השגיאה, 3.95±0.68 s (קוד אחד) לעומת 3.84±0.48 s פיזי (עודכן בספטמבר 2026) IonQ D[109]

Tempo: 100 יונים, #AQ 64, ללא זמן שער C[101]. האיבר השולט: זמן השער, לא הנאמנות.

אופני התנועה של השרשרת יכולים לשמש גם אוגר בוזוני, ולא רק אפיק לשערים. שרשרת של שלושה יוני ¹⁷¹Yb⁺ קודדה שדה סקלרי בקבוצה אחת של אופנים רוחביים (2.80–3.05 MHz) והפעילה עליו התפתחות בזמן בשערי ספין–פונון, בלי לקטוע את הבוזונים לקיוביטים, ואילו שערי מולמר–סורנסן השתמשו בקבוצה הרוחבית האחרת, כך שהשתיים אינן מפריעות זו לזו; אכלוסי הפונונים שנמדדו תאמו את הסימולציה עד שמונה קוונטים לאופן, ואופן בוזוני רביעי חייב הרצה במעגל נפרד D[884]. האוגר קצר-חיים: קוהרנטיות התנועה היא ≲ 10 ms, לעומת ≈ 1.5 s של קוהרנטיות הספין בזמן סרק D[884].

שרשרת Tempo בת 100 היונים היא טענת חברה; השרשרת הארוכה ביותר שנבחנה באופן עצמאי היא בת 30 יונים. לא פורסם: זמן השער הדו-קיוביטי והנאמנות לזוג ב-Tempo, מעבר ל-#AQ 64 ולכותרת "נאמנות 99.9%"; ערך החוזה של KISTI על Tempo-100; וכל נתון על חימום, ספקטרום אופנים או קישוריות שמיישב את יעד IonQ של 10,000 יונים על שבב אחד ב-2027 עם הפשרה של אורך השרשרת.

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

IonQ סגרה את רכישת SkyWater ב-2026-07-31, ונקבה במפעלים למלכודות במיקרו-ייצור במינסוטה, בפלורידה ובטקסס, בלי לחשוף גודל פרוסה או דור תהליך Cfact. הבקרה מתפצלת לשתי דרכים: שערי MS בלייזר צריכים כמה אורכי גל ואופטיקה לכל יון; שערים אלקטרוניים משתמשים בקווי זרם ומיקרוגל על השבב. ב-10³ יונים הקיר הוא ספקטרום האופנים, לא החיווט: התשובה היא שרשראות קצרות רבות המחוברות בהסעה או בפוטוניקה — השזירה הראשונה של IonQ בין שתי מערכות (2026-04-14) לא חשפה קצב או נאמנות Cfact. החשיפה לפיקוח על יצוא היא של המכונה המוגמרת: ECCN 4A906 חל עליה רק כאשר מספר הקיוביטים ושגיאת ה-C-NOT שלה נופלים באותה רצועה — מ-34–99 קיוביטים ב-≤ 10⁻⁴ ועד כל שגיאה שהיא מ-2,000 קיוביטים ואילך fact; אף תקנה אינה נוקבת במלכודות יונים G[301].

תפקיד במחסנית

האפיק הוא הקישוריות הראשית של שתי ארכיטקטורות של יונים לכודים: מלכודת פאול ליניארית עם מיעון לייזר פרטני, ובקרה אלקטרונית של הקיוביט (שערי מיקרוגל / RF). אינו דורש דבר; מספק את הבדיקות הלא-מקומיות שקודי qLDPC מסוג bivariate bicycle וקודים טרנסוורסליים בעלי קצב גבוה מניחים, כפי שמראים שמונה הקודים של IonQ על שרשרת אחת של 40 יונים — בלי שינוי בתצורת החומרה, ואחד מהם בנקודת האיזון בתוך פסי השגיאה D[109]. הוא מתחרה בהסעת QCCD, הקונה אורך שרשרת בזמן הובלה: Helios מקבל כל-לכל מטבעת ועוד צומת, ב-~55 ms לשכבה ברוחב מלא D[97], וב-H2 ההובלה היוותה בממוצע ~60% מזמן המעגל D[110]. שעון נגזר = סכום סבב הסינדרום: שכבות שערים + הובלה + קריאה + איפוס ≈ 1.5×10⁻³ s, מהם 1.4 ms שכבות שערים. אימות: הנתון של Forte הוא בחינת ביצועים על כל הזוגות, 435 זוגות, ולכן השפעות המיקום נראות; Tempo מפרסמת #AQ 64 ו"נאמנות של 99.9%" ללא זמן שער או נתונים לכל זוג — פער בגילוי, לא מחלוקת.

שחקנים וכלכלה

מי.
| ארגון | תפקיד | מדינה | מה הם עושים | ראיות |
|---|---|---|---|---|
| IonQ | מפתח | ארה״ב | שרשראות Forte ו-Tempo; בעלת SkyWater | C[101] |
| Oxford Ionics | מפתח | בריטניה | שערים אלקטרוניים ללא לייזר; יחידה של IonQ | D[102] |
| Quantinuum | מפתח | ארה״ב/בריטניה | ארכיטקטורת הובלה מתחרה | D[97] |
| eleQtron | מפתח | גרמניה | בקרת יונים במיקרוגל בשיטת MAGIC | C[129] |

כספים. 2025-09-17 · IonQ · מיזוג ורכישה, Oxford Ionics · $1.075 B USD · נסגר fact. 2025-10-12 · IonQ · הון מניות · $2.0 B USD לפי $93 למניה · נסגר fact. 2025-11-06 · DARPA · שלב B של QBI · עד $15 M לכל צוות · IonQ ו-Quantinuum בין אחד-עשר הצוותים G[65]. 2026-05-05 · eleQtron · סבב A · €57 M · נסגר C[129]. 2026-07-31 · IonQ · מיזוג ורכישה, SkyWater · ~$1.8 B USD · נסגר fact. 2026-08 · IonQ · הכנסות הרבעון השני של 2026 $80.1 M (+287% משנה לשנה), מזומנים $3.0 B C[326].

שוק ושרשרת אספקה. האפיק קונה שבב מלכודת, לייזרים או קווי מיקרוגל ומערכת ואקום אחת; סיכון הריכוזיות נמצא אצל ספקי לייזרים צרי-פס ו-AOM, שהשערים האלקטרוניים מייתרים. משלמים עליו ב-G3 וב-G5.

קניין רוחני ותקנים. PatSnap מציינת את IonQ כמובילה בהגשות בתחום הנדסת אופני התנועה Pfact; אין גוף תקינה.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. (2025-06 · ל-2026 · 256 קיוביטים ב-99.99% · נדחה למחצית הראשונה של 2027); (ל-2027 · 10,000 על שבב אחד · ללא נתוני חימום); (ל-2030 · 2 M פיזיים) R[132]. טענות הנאמנות מתממשות, תאריכי קנה המידה — לא: מפת הדרכים של 2020 הבטיחה 4,000 קיוביטים עד 2026, והחטיאה ב-~40×.

פרשנות אסטרטגית. אם קישוריות כל-לכל בשרשרת תחזיק עד כמה מאות יונים, ספקי היונים ישמרו על יתרון הקישוריות שהופך קודים בעלי קצב גבוה לזולים, והמפעלים שבבעלות IonQ יאיצו את מחזורי הפיתוח של המלכודות. אם לא, האפיק יהיה פרט פנימי של המודול, והערך יעבור לחיבורים הבין-מודוליים.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר אם IonQ תפרסם את זמני השער ואת הנאמנויות לכל זוג של Tempo, או תספק 256 קיוביטים במחצית הראשונה של 2027; להוריד בדרגה אם הגילוי יישאר ברמת הכותרות בלבד. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: שערים אלקטרוניים על מלכודות מהמפעלים שבבעלות החברה מביאים שרשראות אל מעבר ל-100 יונים. התרחיש הגרוע ביותר: השרשראות נתקעות סביב 30–50 יונים. פתוח: כיצד גדל חימום האופנים ב-100 יונים?

מקורות
  1. [65] DARPA, “Stage B selection,” Nov. 6, 2025. [Online]. Available: https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection [G]
  2. [97] A. Ransford et al., “A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity,” Nature, vol. 655, no. 8121, pp. 81–86, Jun. 2026, doi: 10.1038/s41586-026-10676-4. arXiv:2511.05465. [D]
  3. [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]
  4. [101] IonQ, “IonQ Tempo: 100-Qubit Quantum Computer (#AQ 64).” [Online]. Available: https://ionq.com/quantum-systems/tempo [C]
  5. [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]
  6. [109] E. Tham et al., “Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes,” arXiv:2606.06455, Jun. 2026. [D]
  7. [110] S. A. Moses et al., “A Race Track Trapped-Ion Quantum Processor,” Phys. Rev. X, vol. 13, Art. no. 041052, Dec. 2023, doi: 10.1103/PhysRevX.13.041052. arXiv:2305.03828. [D]
  8. [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]
  9. [129] A. Cordes, “Quantum computing scale-up eleQtron secures €57 million in one of the largest Series A funding rounds worldwide,” eleQtron, May 5, 2026. [Online]. Available: https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ [C]
  10. [132] IonQ, “IonQ's Accelerated Roadmap: Turning Quantum Ambition into Reality,” Jun. 13, 2025. [Online]. Available: https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality [R]
  11. [301] US Department of Commerce, Bureau of Industry and Security, “Commerce Control List Additions and Revisions; Implementation of Controls on Advanced Technologies Consistent With Controls Implemented by International Partners,” Federal Register, vol. 89, p. 72926, Sep. 6, 2024. [Online]. Available: https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies [G]
  12. [326] IonQ, “IonQ Announces Record Second Quarter 2026 Revenues, Growing 287% YoY,” Aug. 5, 2026. [Online]. Available: https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy [C]
  13. [884] A. T. Than et al., “Quantum field theory dynamics on a spin–phonon quantum computer,” Nat. Phys., Sep. 2026, doi: 10.1038/s41567-026-03402-4. arXiv:2509.11477. [D]