→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

קיוביט פיזי חשוף (ללא קידוד) enc_bare

תת-המרחב {|0⟩,|1⟩} של מתנד ג'וזפסון בעל אנהרמוניות חלשה, המשמש ישירות כקיוביט, בלי מבנה בוזוני, מבנה מחיקה או מבנה הטיה מעליו.

קיוביט פיזי חשוף (ללא קידוד)

enc_bare · שכבה 2 קידוד · הודגם · מאז 2007
פתח במפה

תת-המרחב החישובי של מתנד אנהרמוני; הדליפה ל-|2⟩ היא המחיר.

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[1] Google Quantum AI and Collaborators, “Quantum error correction below the surface code thre… · 2024
[3] T. He et al., “Experimental Quantum Error Correction below the Surface Code Threshold via … · 2025
[2] V. Sivak et al., “Reinforcement learning control of quantum error correction,” Nature, vol… · 2026
[38] F. Marxer et al., “Above 99.9% Fidelity Single-Qubit Gates, Two-Qubit Gates, and Readout i… · 2026
[34] IBM Quantum, “What's new at IBM Quantum - Q2 2026.” [Online]. Available: https://www.ibm.c…

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא
מיוצר
(b) זמן · שזירה
—
(c) קריאה
—
(d) ניידות
—
(e) בקרה
—
(f) מבנה השגיאה
דליפה
(g) ייצור
—

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

leakage suppression → 72× (all-microwave reset), residual 6.4×10⁻⁴ after 40 cycles
מגדירה: ערוץ השגיאה · 2025-12 · מקור

דיכוי הדליפה של USTC = PRL 135, 260601 (2025-12-22), Λ = 1.40(6) ב-d=7; המאמר אינו מכנה את המעבד "Zuchongzhi 3.2".

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

קשתות

דורשת: טרנסמון°, פלוקסוניום°
חלופות: קידוד מסילה כפולה (מחיקה), קידוד חתול (רעש מוטה)
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 78 מכונות (78 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 — Figure 1: (a) Simplified energy diagram of a transmon (red). The black dashed curve is the parabolic potential of a harmonic oscillator. (b) Schemat…
A four-panel figure, mostly drawings and data: a transmon energy diagram, current-phase curves for three junction types, a circuit schematic with a false-colour electron-micrograph inset of a nanowire junction (200 nm scale bar), and spectroscopy. It comes from the arXiv paper "Tunable anharmonicity in Sn-InAs nanowire transmons beyond the short junction limit" by Amrita Purkayastha and co-authors. It illustrates a transmon whose junction is a gate-tuned semiconductor nanowire; notice the anharmonicity — the unequal level spacing that lets the two lowest levels act as a qubit. “Fig. 1 — Figure 1: (a) Simplified energy diagram of a transmon (red). The black dashed curve is the parabolic potential of a harmonic oscillator. (b) Schematic…” by Amrita Purkayastha et al., arxiv.org/abs/2603.26895, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Fig. 1: Removing leakage with reset.a Schematic of the multi-level reset protocol. The qubit starts with a population in its first three excited sta…
Drawn two-panel figure explaining a fast reset for superconducting qubits. From Nature Communications (2021), 'Removing leakage-induced correlated errors in superconducting quantum error correction', by M. McEwen, D. Kafri, Z. Chen and colleagues. Panel (a) shows energy ladders of a transmon and its readout resonator: excitations, including leaked states |2⟩ and |3⟩, are swapped into the resonator, which then decays, and the qubit returns empty — about 250 ns in all per the caption. Panel (b) places this reset R after each measurement in a bit-flip code round, where red stars mark leakage that otherwise spreads. It is a diagram, not data. “Fig. 1 — Fig. 1: Removing leakage with reset.a Schematic of the multi-level reset protocol. The qubit starts with a population in its first three excited states (closed…” by McEwen et al., www.nature.com/articles/s41467-021-21982-y, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
File:VdW qubit.png
A drawn schematic, not a built device: two atomic layers drawn as honeycomb lattices form a stack with a gate electrode V_G, two end contacts labelled A and B, and a green Bloch sphere showing a qubit state. It was posted on Wikimedia Commons by Brunolucatto on 2019-04-27 as a possible physical implementation of a van der Waals qubit. Per its caption, the gate field changes the state of a conduction-band electron in the layers; notice the equation writing that state as a superposition of A and B. “VdW qubit” by Brunolucatto, commons.wikimedia.org/wiki/File:VdW_qubit.png, CC BY SA 4.0 (creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
enc_bare · layer 2 קידוד · centrality 4.2 · demonstrated · since 2007 · updated 2026-09-04

קיוביט פיזי חשוף (ללא קידוד)

תת-המרחב {|0⟩,|1⟩} של מתנד ג'וזפסון בעל אנהרמוניות חלשה, המשמש ישירות כקיוביט, בלי מבנה בוזוני, מבנה מחיקה או מבנה הטיה מעליו.

Verdict. ברירת המחדל של כל ספק מרכזי של מוליכי-על נכון ל-2026-09-04; מחירו המבני הוא דליפה ועוד מודל שגיאה לא מוטה, המגבילים את ה-Λ הנמדד ל-1.4–2.1, בעוד שקידודי מחיקה מגיעים בסימולציה לסדר גודל גבוה יותר.

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

השימוש בשתי הרמות הנמוכות של מעגל ג'וזפסון ישירות כקיוביט ותיק כמו קופסת זוגות קופר (Nakamura, 1999); הטרנסמון (Koch et al., 2007) הפך אותו לברירת המחדל כשקנה חוסר רגישות למטען במחיר של אנהרמוניות נמוכה יותר — וזה מה שיוצר את בעיית הדליפה.
תכונות: הוא אינו מוסיף זמן אופייני, קריאה, ניידות, בקרה או ייצור משלו — כל אלה הם של הנושא.
מבנה השגיאה כפי שהקוד רואה אותו: פאולי לא מוטה ועוד דליפה אל מחוץ לתת-המרחב.

פיזיקה וגבולות

הסולם החשוב הוא α ≈ −EC ≈ 2π × 200–300 MHz: הוא קובע את זמן השער המינימלי ואת הדליפה לשער, ש-DRAG מדכא אך אינו יכול לסלק. הגדלת α עולה בדיספרסיית המטען, שגדלה כמו exp(−√(8E_J/E_C)); הפשרה הזו היא הרצפה כאן. הדליפה נמשכת במקום שבו תקלת פאולי אינה נמשכת: המצב המעורר השני שורד עשרות מחזורי תיקון שגיאות במחזור של 1.1 µs של Willow D[1], ומזין את המפענח בסינדרומים שגויים מתואמים. מכאן הסילוק הייעודי: השיטה של USTC, כולה במיקרוגל, מדכאת את הדליפה 72×, עד שארית של 6.4(5)×10⁻⁴ לאחר 40 מחזורים D[3]. מה שמזיז את הרצפה הוא פענוח מודע-לדליפה ואיפוס רב-רמתי מהיר יותר.

מצב ההנדסה העדכני

טבלה
תאריך נתון מי תג
2024-12-09 קוד משטח ב-d=7, Λ = 2.14 ± 0.02 Google (Willow) D[1]
2025-12-22 דליפה דוכאה 72×, Λ = 1.40(6) ב-d=7 USTC D[3]
2026-07-08 שגיאה לוגית ב-d=7 של 7.72×10⁻⁴ למחזור Google D[2]

המיטב בקטגוריה הוא זוג אחד של IQM שאופיין, CZ של 99.93% לאורך 40 h D[38]; הטיפוסי בקנה מידה הוא ה-EPLG (שגיאה לשער בשכבה) של צי המכונות של IBM, 3.7×10⁻³, והטוב ביותר 1.9×10⁻³ D[34], והחציון של 99.1% במכונת 108 הקיוביטים של Rigetti C[36].

דיכוי הדליפה פי 72 והדליפה השיורית של 6.4(5)×10⁻⁴ באים מהתקן אחד של USTC, ולא שוחזרו נכון ל-2026-09-04; המאמר אינו נוקב בשם המעבד, והתווית "Zuchongzhi 3.2" באה ממקור חיצוני לו. לא פורסם: נתון דליפה לצי של IBM, שה-EPLG שלו מצרף את כל מנגנוני השגיאה.

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

אין לו דבר משלו: הוא יורש מן הנושא את הליתוגרפיה של Nb/Al על 300 mm, את פיזור שיעור התקינות ואת קו ההנעה האחד וקו הקריאה האחד לכל קיוביט. זה כל הטיעון המסחרי — מחיקה במסילה כפולה מוסיפה מסילה ובדיקה לכל קיוביט (384 ns, מחיקה של 2.54×10⁻² D[85]), וקודי חתול מוסיפים משאבה ואופן חוצץ. קיר הקלט-פלט הוא של הנושא: כבל קואקסיאלי לכל קיוביט, ~10³ קיוביטים למקרר. מה שהקידוד הזה מוסיף ב-10⁴–10⁶ הוא סילוק דליפה בתוך כל מחזור של 1.1 µs, ורוחב הפס של המפענח הדרוש כדי לנצל אותו. החשיפה לפיקוח יצוא היא של הנושא (US EAR ECCN 3A901).

תפקיד במחסנית

קידוד ברירת המחדל בשכבה 2 בסריג הטרנסמונים עם מצמדים ברי-כוונון (IBM, Google, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu). מחיקה במסילה כפולה או קידוד חתול מחליפים אותו כאשר ספק מוכן לשלם במורכבות בקרה תמורת מבנה שגיאות ידידותי יותר: Alice & Bob, AWS ו-D-Wave/Quantum Circuits עשו זאת, IBM ו-Google לא. המחיר ניתן לכימות: שגיאות שער נמדדות של מסילה כפולה נותנות בסימולציה Λ ≈ 27 מול 14 לרעש דה-פולריזציה של 0.1% S[84], בעוד שהקידוד הזה מודד 2.14 ו-1.40(6) D[1], [3]. הוא אינו מוסיף דבר לשעון הנגזר, שנשאר הסבב של 0.65 µs של הנושא בתוך המחזור הנמדד שלו של 1.1 µs. אימות: ה-72× הוא התקן אחד של USTC שלא שוחזר, והדליפה מדווחת בידי הספקים עצמם, ללא פרוטוקול משותף לכל הספקים.

שחקנים וכלכלה

מי.
ארגון תפקיד מדינה מה בדיוק הם עושים ראיות
IBM מפתח ארה״ב כל צי המכונות ומפת הדרכים של Starling על טרנסמונים חשופים D[34]
Google מפתח ארה״ב תיקון השגיאות ב-Willow ושיא השגיאה הלוגית ב-d=7 D[1]
USTC מחקר סין d=7 מתחת לסף באמצעות דיכוי דליפה D[3]

כספים.
2026-06-02 · IBM · התחייבות להשקעה · > $10 B על פני חמש שנים · הוכרז G[57]fact
2026-07-02 · IQM · רישום למסחר ב-Nasdaq וב-Helsinki · מזומנים פרו-פורמה €337 M · נסגר C[58]fact

שוק ושרשרת אספקה. אין לו שרשרת אספקה משלו; הריכוזיות נמצאת שכבה אחת מתחת, בליתוגרפיית Nb/Al ובמקררי דילול. מאחר שהוא חינמי, הוא מה שכל תקציב G1–G4 בארכיטקטורה זו קונה.

קניין רוחני ותקנים. נכון ל-2026-09-04 לא נמצאה משפחת פטנטים מתוארכת להפחתת דליפה בתת-המרחב החשוף; הספירות של PatSnap מ-2026-06-30 אינן ייחודיות לקידוד Pfact.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. IBM (2025-06-10 · Starling, 200 לוגיים / 10⁸ שערים ב-2029 · Nighthawk לפי התוכנית, Kookaburra נדחה בשנה fact). Google (2025 · קיוביט לוגי ארוך-חיים ב-10⁻⁶ · אין יורש ל-Willow). אף אחת מהן אינה מפרסמת יעד דליפה.

פרשנות אסטרטגית. היתרון שלו הוא שהוא חינמי, ולכן ההתפצלות היא שאלה של הקצאת הון: כסף שמוצא על מעבר למחיקה אינו מוצא על הגדלת הצי החשוף. אם Λ יישאר סביב 2, קידודי המחיקה ינצחו במספר הקיוביטים הפיזיים לכל קיוביט לוגי; אחרת השחקנים הוותיקים ישמרו על המגרש.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר עד סוף 2027: דיכוי דליפה של ≥ 50× בקוד מתחת לסף מחוץ ל-USTC, או דליפה המתפרסמת כסעיף נפרד בתקציב השגיאה הלוגית של ספק; אחרת להוריד את הטענה בדרגה לטענה של התקן יחיד. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: הדליפה יורדת מתחת לרצפת האירועים המתואמים (≈10⁻¹⁰, פרצים פעם בשעה ב-Willow D[1]); התרחיש הגרוע ביותר: Λ נשאר סביב 2, ומספר הפיזיים ללוגי מעל 10³. האם הדליפה או שגיאת ה-2Q תשלוט ב-10⁴ קיוביטים? האם הסילוק יעמוד בקצב ב-10⁶? האם ההמרה למחיקה תגיע אי פעם לנקודת החצייה המסחרית?

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. [34] IBM Quantum, “What's new at IBM Quantum - Q2 2026.” [Online]. Available: https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026 [D]
  5. [36] Rigetti Computing, Inc., “Rigetti Announces General Availability of 108-Qubit System,” Apr. 7, 2026. [Online]. Available: https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system [C]
  6. [38] F. Marxer et al., “Above 99.9% Fidelity Single-Qubit Gates, Two-Qubit Gates, and Readout in a Single Superconducting Quantum Device,” PRX Quantum, vol. 7, Art. no. 020333, 2026, doi: 10.1103/n86s-2b88. arXiv:2508.16437. [D]
  7. [57] IBM Quantum, “Why IBM is investing $10 billion into quantum computing,” Jun. 2, 2026. [Online]. Available: https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq [G]
  8. [58] IQM Quantum Computers, “IQM Quantum Computers Becomes First European Quantum Computing Company Listed on a Major U.S. Exchange,” Jul. 2, 2026. [Online]. Available: https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/ [C]
  9. [84] N. Mehta et al., “An entangling gate for dual-rail erasure qubits,” Nature, vol. 656, no. 8126, pp. 47–53, Aug. 2026, doi: 10.1038/s41586-026-10822-y. arXiv:2503.10935. [S]
  10. [85] J. S.-C. Hung et al., “Fast, High-Fidelity Erasure Detection of Dual-Rail Qubits with Symmetrically Coupled Readout,” arXiv:2604.16292, Apr. 2026. [D]