קידוד פוטוני במשבצות זמן / במסלולים

Raveh Neeman

doi:10.5281/zenodo.22674814

קידוד פוטוני במשבצות זמן / במסלולים enc_timebin

קיוביט פוטוני במסילה כפולה, המקודד במשבצות זמן-הגעה או במסלול מוליך הגל; האובדן הוא השגיאה השולטת, והוא מבושר — מחיקה במיקום ידוע — ולא שגיאה שקטה.

enc_timebin · שכבה 2 קידוד · הודגם · מאז 1999

פתח במפה

מסילה כפולה פוטונית בזמן או במסלול; האובדן הוא השגיאה, והוא מבושר.

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[418] J. Brendel, N. Gisin, W. Tittel, and H. Zbinden, “Pulsed Energy-Time Entangled Twin-Photon… · 1999

[169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, v… · 2025

[264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The su… · 2026

[179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. … · 2023

[420] Toshiba Europe, “News Hub - The Latest Quantum Security News from Toshiba,” Toshiba Quantu…

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא: פוטון (חלקיק טבעי, אופנים מהונדסים)
(b) זמן · שזירה: —
(c) קריאה: —
(d) ניידות: —
(e) בקרה: —
(f) מבנה השגיאה: אובדן (מחיקה)
(g) ייצור: —

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

אין תכונות מתוארכות

מקור: Brendel, Gisin, Tittel ו-Zbinden, Phys. Rev. Lett. 82, 2594 (1999). אין לו ניידות משלו — ערך התכונה הוא "אין", בירושה מהנושא המארח.

שחקנים ויעדים — ביאורים

פוטוניקה מבוססת-היתוך (FBQC) — PsiQuantum (Omega), Quandela, QuiX · G4 G6

קשתות

דורשת: פוטון בודד (משתנה בדיד)

° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 4 מכונות (3 ראשית · 1 חלופית)

פוטוניקה 4
Belenos Quandela דף מוצר עיתונות ▤ Methods: Architecture (path-degree-of-freedom encoding) ✅
Quandela Canopus Quandela דף מוצר דף מוצר עיתונות ◌ 🔎
Lucy Quandela עיתונות ▦ 🔎
Omega chipset (Moreton Bay / Chicago systems unnamed) PsiQuantum מאמר דף מוצר עיתונות ◌ 🔎 (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: Working principle and fabrication result of LNOI circuit.a CW pump light (λp = 775 nm) is coupled to the chip via grating couplers and split… — Six-panel paper figure of a thin-film lithium-niobate photonic chip that makes and manipulates entangled photon pairs: a render of the circuit from pump splitting through photon-pair generation in periodically poled waveguides to reconfigurable interferometers and projection; a photograph of the packaged chip on a circuit board (1 cm scale bar); micrographs of the poled region and of one Mach–Zehnder interferometer with its heater; the pump settings that yield |00⟩, |11⟩ or a Bell state; and the equivalent two-qubit circuit. From a 2026 Light: Science & Applications paper by Andreas Maeder, Rachel Grange and co-authors. It shows a programmable linear-optical interferometer and its photon source on one chip. “Fig. 1 — Fig. 1: Working principle and fabrication result of LNOI circuit.a CW pump light (λp = 775 nm) is coupled to the chip via grating couplers and split using a…” by Maeder et al., www.nature.com/articles/s41377-025-02150-z, 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. 6 — Figure SF6: Experimental setup and device. (a) Schematic of the experimental setup. LPF: long-pass filter, BPF: bandpass filter, SNSPD: superconduct… — (a) A drawing of the setup: 775 nm laser pulses pass an unbalanced interferometer with delay τ, making early and late time bins, then a thin-film lithium niobate chip, filters, superconducting nanowire single-photon detectors and a time tagger; (b) a microscope image of a periodically poled waveguide; (c) an optical micrograph of the chip, with couplers, spiral delays and gold electrodes; (d) a photograph of the chip on a copper holder, wire-bonded to a circuit board. It is Figure SF6 of arXiv 2407.04048 by Finco, Miserocchi, Maeder, Kellner, Sabatti, Chapman and Grange. The poled waveguide makes each photon pair in a superposition of early and late: time-bin entanglement. “Fig. 6 — Figure SF6: Experimental setup and device. (a) Schematic of the experimental setup. LPF: long-pass filter, BPF: bandpass filter, SNSPD: superconducting…” by Giovanni Finco et al., arxiv.org/abs/2407.04048, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

enc_timebin · layer 2 קידוד · centrality 1 · demonstrated · since 1999 · updated 2026-09-03

קידוד פוטוני במשבצות זמן / במסלולים

קיוביט פוטוני במסילה כפולה, המקודד במשבצות זמן-הגעה או במסלול מוליך הגל; האובדן הוא השגיאה השולטת, והוא מבושר — מחיקה במיקום ידוע — ולא שגיאה שקטה.

Verdict. שני החצאים נפרדו: קידוד המסלול ניצח על השבב (PsiQuantum Omega), ומשבצות הזמן שורדות בסיב, משום שהשהיה על השבב עולה 0.27 dB לכל ns. היעדר קיוביט לוגי מבוסס-היתוך עד 2028 ישאיר אותו קידוד של תקשורת.

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

פוטון אחד, שני אופנים אורתוגונליים: שתי משבצות זמן-הגעה, או שני מוליכי גל. אין כאן דבר רציף שעובר דה-קוהרנטיות, ולכן השגיאה השולטת היא אובדן — ופוטון שאבד אינו מופיע בבישור, כך שהאובדן ניתן לגילוי במקום שבו הוא מתרחש. שזירת משבצות הזמן באה מ-Brendel, Gisin, Tittel ו-Zbinden ב-Geneva ב-1999, ונבנתה לסיבי תקשורת D[418]; קידוד המסלול הוא הצאצא שלה על השבב, ו-Omega מנסחת זאת במפורש — "קיוביט מקודד-מסלול המשתמש בפוטון מבושר ובאינטרפרומטרים דו-אופניים" D[169]. תכונות: אין לו ניידות, אופן בקרה או ייצור משלו; השגיאה היא אובדן טהור.

פיזיקה וגבולות

הרצפה היא תקציב אובדן, לא אי-נאמנות: כל אינטרפרומטר, מצמד ומתג גורע משרעת, ושני החצאים של הטכנולוגיה הזו מתמחרים זאת באופן שונה. משבצת זמן של 1 ns דורשת ~0.15 m של השהיה על השבב במקדם שבירה קבוצתי 2, ובאובדן SiN של 1.8 ± 0.2 dB/m, כפי שמדדה PsiQuantum D[169], השהיה זו עולה ~0.27 dB — יותר ממחצית תקציב של ~0.5 dB לפוטון, לעומת ~0.04 mdB בסיב. זו הסיבה שהשבבים מקודדים במסלול והסיבים במשבצות זמן — טכנולוגיה אחת רק בהפשטה. יתרון המחיקה דורש בישור אמין: הנצילות החציונית של הגלאים על השבב ב-Omega היא 93.4% D[169], ולכן בערך אחד מכל חמישה-עשר אירועים מבושרים הוא אובדן לא מסומן, הנכנס לקוד כשגיאה רגילה.

מצב ההנדסה העדכני

טבלה

תאריך	נתון	מי	תג
2025-02	נאמנות בל בהיתוך 99.22 ± 0.12%, בין שבבים 99.72 ± 0.04%	PsiQuantum	D[169]
2025-02	אובדן SiN חד-אופני 1.8 ± 0.2 dB/m; SNSPD על השבב 93.4%	PsiQuantum	D[169]
2026-06-26	סף האובדן לטבעת-6 לא מקודדת 0.38–0.82%	Löbl et al.	S[264]

בקידוד הזה אין קיוביט לוגי, והסף שעליו לעמוד בו שנוי במחלוקת: 2.7% לפוטון לטבעת-6 מוגברת ו-17.4% למצב המקודד ב-{7,4} S[179], לעומת 0.38–0.82% ללא קידוד S[264] — סדר גודל ביניהם, והפער לא יושב fact.

"אובדן גל-מוליך של 0.5 dB/m" שבדוח הראשי אינו הנתון של Omega לסיליקון ניטריד חד-אופני, 1.8 ± 0.2 dB/m fact. ספי האובדן למיזוג טבעות-6 שונים בסדר גודל בין המקורות, ללא יישוב fact. אף פלטפורמה לא הדגימה מיצוי סינדרום עם אובדן מבושר. ה-0.27 dB לננו-שנייה של השהיה על השבב נגזר מנתוני אובדן שפורסמו, לא נמדד. לא פורסם: אם ההתקנות של Toshiba ב-2025–26 משתמשות בקידוד תאי-זמן; הדפים הפומביים שלה אינם אומרים זאת [420].

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

אין לו שלב ייצור משלו: הקידוד רוכב על המארח שלו — ניטריד צורן על 300 mm של PsiQuantum, נקודות קוונטיות III–V של Quandela, רשתות ה-SiN של QuiX. הבקרה עוברת בירושה: אין קו הנעה לכל קיוביט, אך כל אינטרפרומטר זקוק למזיז פאזה וכל פלט לגלאי — אלפי ערוצים קריוגניים והפיצול שלהם ב-10³–10⁴ קיוביטים. צווארי הבקבוק הם ספקי הגלאים (Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot) ומפעלי הייצור ל-III–V ול-SiN Pfact; חל עליו ECCN 4A906 fact.

תפקיד במחסנית

הקידוד שביסוד ארכיטקטורת המשתנה הבדיד מבוססת-ההיתוך (PsiQuantum, Quandela, QuiX); הוא דורש רק מקור פוטון בודד, והמתחרה היחיד שלו שם הוא קידוד המסילה הכפולה, הקידוד הראשי ב-Omega של PsiQuantum וב-Carina של QuiX. החלפת המסלול במשבצות זמן מחליפה את יציבות הפאזה של האינטרפרומטרים באובדן של קווי השהיה, מחיר שהשבב אינו יכול לשאת. הקידוד גם מגביל את ההיתוך: מדידת בל פסיבית באופטיקה ליניארית על קיוביט במסילה כפולה מצליחה ב-50%, וב-75% לפחות עם מצבי עזר לא שזורים S[419]. אימות: אף קבוצה לא הריצה מחזור סינדרום המשתמש באובדן מבושר כדגל מחיקה, ולכן היתרון הוא טיעון תכנוני, לא מדידה.

שחקנים וכלכלה

מי.

ארגון	תפקיד	מדינה	מה הם עושים	ראיות
PsiQuantum	מפתח	ארה״ב	קיוביטים מקודדי-מסלול על Omega	D[169]
Quandela	מפתח	צרפת	יחידות QPU פוטוניות על מקורות מנקודות קוונטיות	Cfact
QuiX Quantum	מפתח	הולנד	ליבת Carina שסופקה ל-DLR, בקידוד מסילה כפולה	C[340]
Sparrow Quantum	ספק	דנמרק	הספק המסחרי היחיד של מקורות פוטון בודד	P[342]

כספים.
2025-04-10 · Sparrow Quantum · סבב A · EUR 21.5 M · המשקיע המוביל לא נמסר · נסגר P[342]
2025-09-10 · PsiQuantum · סבב E · USD 1 B לפי שווי של USD 7 B · BlackRock, Temasek · נסגר Cfact
2026-07-22 · PsiQuantum · הרחבה בשלב C של DARPA QBI · USD 125 M · DARPA · הוכרז Pfact

שוק ושרשרת אספקה. Sparrow היא הספק המסחרי היחיד של מקורות, והיא שולחת מקורות בנצילות מערכת של 20–35% לעומת שיא מעבדה של 71.2% P[342], ולכן כל ארכיטקטורת היתוך משלמת מס ריבוב שנקבע בידי שיעור התקינות של ספק אחד. משלמים עליו ב-G1/G2, הוא התשתית של PsiQuantum ל-G3–G4, ובנפרד משלמים עליו ב-G6, דרך QKD.

קניין רוחני ותקנים. ORCA מחזיקה בפטנט US 12,437,225 על מדידות GHZ מקודדות באופטיקה ליניארית (ניתן ב-2025-10-07), משפחת הפטנטים הפוטונית היחידה למסילה כפולה שעלתה בחיפוש מתוארך G[407]; אין תקן בצד המחשוב.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. PsiQuantum לא פרסמה תוצאת חומרה מאז Omega, ולכן את ההתקדמות ב-2026 אפשר לקרוא רק דרך האימות והתיקוף (V&V) של DARPA Pfact. QuiX הבטיחה מכונה אוניברסלית ל-2026 וסיפקה את הליבה, לא את המכונה C[340]. Quandela החמיצה את אבן הדרך שלה ל-2025, קיוביט לוגי ראשון, ועדיין מכוונת ל-50 עד 2028 R.

פרשנות אסטרטגית. מי שיקצץ את האובדן ברמת המערכת ינצח במרוץ ההיתוך — ככל הנראה מי ששולט בנצילות הגלאים ובריבוב המקורות, לא מי שמתכנן את הקידוד, שהוא חינמי במקום שבו המארח שלו אינו חינמי. QKD הופכת את אותה פיזיקה להכנסות, ולכן כישלון ההיתוך ישאיר את PsiQuantum ואת Quandela תקועות, אך לא את QKD.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר עד 2027: מחזור סינדרום בחומרה המנצל אובדן מבושר כדגל מחיקה; בלעדיו הדבר נשאר תאוריה. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: קיוביט לוגי קטן מבוסס-היתוך; התרחיש הגרוע ביותר: הקידוד ממשי מסחרית רק ב-QKD. פתוח: האם מישהו יישב בין הספים של 0.38% ו-2.7%; האם נצילות הגלאים תגיע בקנה מידה לרמה שבה אפשר לסמוך על הבישור.

מקורות

[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]
[179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. 912, Feb. 2023, doi: 10.1038/s41467-023-36493-1. arXiv:2101.09310. [S]
[264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The subthreshold issue of fusion-based quantum computing,” arXiv:2606.28490, Jun. 2026. [S]
[340] QuiX Quantum, “QuiX Quantum Secures €15 Million to Deliver First-Generation Universal Photonic Quantum Computer,” Jul. 10, 2025. [Online]. Available: https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a [C]
[342] M. Abdel-Kareem, “Sparrow Quantum Secures €21.5M ($24M USD) in Series A Funding to Advance Photonic Quantum Chip Production,” Quantum Computing Report, Apr. 10, 2025. [Online]. Available: https://quantumcomputingreport.com/sparrow-quantum-secures-e21-5m-24m-usd-in-series-a-funding-to-advance-photonic-quantum-chip-production/ [P]
[407] ORCA Computing Limited, “Linear-optical encoded GHZ measurements and fault-tolerant quantum computation and communication,” Justia Patents, Oct. 7, 2025. [Online]. Available: https://patents.justia.com/patent/12437225 [G]
[418] J. Brendel, N. Gisin, W. Tittel, and H. Zbinden, “Pulsed Energy-Time Entangled Twin-Photon Source for Quantum Communication,” Phys. Rev. Lett., vol. 82, no. 12, pp. 2594–2597, Mar. 1999, doi: 10.1103/PhysRevLett.82.2594. arXiv:quant-ph/9809034. [D]
[419] F. Ewert and P. van Loock, “3/4-Efficient Bell Measurement with Passive Linear Optics and Unentangled Ancillae,” Phys. Rev. Lett., vol. 113, no. 14, Art. no. 140403, Sep. 2014, doi: 10.1103/PhysRevLett.113.140403. arXiv:1403.4841. [S]
[420] Toshiba Europe, “News Hub - The Latest Quantum Security News from Toshiba,” Toshiba Quantum Technology. [Online]. Available: https://www.toshiba.eu/quantum/news/ [C]