→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

CNOT חתול–חתול משמר-הטיה g_catcnot

שער שזירה ישיר בין שני קיוביטי חתול דיסיפטיביים, המשמר ללא פגע את הדיכוי המעריכי של היפוכי הביט לאורך האינטראקציה — תאוריה בלבד.

CNOT חתול–חתול משמר-הטיה

g_catcnot · שכבה 3 מנגנון השער · משבצת ריקה — עדיין אין טכנולוגיה
פתח במפה

נדרש בכל הערכת משאבים של קיוביטי חתול; מוצע מאז 2019 (Guillaud–Mirrahimi) ו-2020 (Puri et al.), הסכמה האוניטרית הראשונה ביולי 2026; אין הדגמה.

סימוני המפה
∅ משבצת ריקה
תקציר ←

מקורות מרכזיים

[81] Y. Ye et al., “Bias-preserving cat-cat CNOT gate via vacuum-conditional beam-splitter,” ar… · 2026
[80] H. Putterman et al., “Hardware-efficient quantum error correction via concatenated bosonic… · 2025
[412] Alice & Bob, “Roadmap,” Jun. 23, 2026. [Online]. Available: https://alice-bob.com/roadmap/ · 2026

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא
מיוצר
(b) זמן · שזירה
— · דטרמיניסטית
(c) קריאה
—
(d) ניידות
אפיק משותף (תנועתי / מהוד)
(e) בקרה
מיקרוגל @ טמפרטורת החדר
(f) מבנה השגיאה
מוטה
(g) ייצור
ליתוגרפיה של מוליכי-על

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

status → no experimental bias-preserving cat–cat CNOT
מגדירה: ערוץ השגיאה · 2026-07 · מקור

רשומות סטנדרטיות

שגיאת 2Q בפעולה מקבילית על כל הרוחב → לא פורסם · theory
No experimental bias-preserving cat-cat CNOT exists - only a July-2026 theory proposal - so no parallel error can be quoted · 2026-07 · מקור [S] ⓘ
הפרעה הדדית → לא פורסם · theory
No experimental bias-preserving cat-cat CNOT exists, so no crosstalk figure can exist · 2026-07 · מקור [S] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

קיוביטים בוזוניים במהודים — חתול ו-GKP (חלופית) — Alice & Bob, AWS, Nord Quantique · G3 G4

קשתות

דורשת: קידוד חתול (רעש מוטה), אלקטרוניקה בטמפרטורת החדר + כבל קואקסיאלי/כבל גמיש לכל קיוביט
חלופות: שערים בוזוניים בתיווך קיוביט עזר (CX חתול, CZ מסילה כפולה, מפצל אלומה)
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 1 מכונה (1 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. 5 — Figure 5: Proof-of-principle implementation of a bias-preserving CX between 0-n Fock qubits. (a) Circuit decomposition. The CX can be implemented by…
A theory drawing in three panels: a circuit identity, step-by-step photon-number ladders paired with phase-space sketches, and a grey inset of recovery steps. It is Fig. 5 of "Dissipatively Stabilized 0-n Fock Qubits for Noise-Biased Quantum Computing" by Su Direkci, Simon Lieu, Kyungjoo Noh and Connor T. Hann. It proposes a CX between two cavity-based Fock qubits by swapping one into an auxiliary cat qubit, whose biased noise is preserved; green arrows are coherent operations, orange is engineered dissipation, red marks a pulse error and its recovery. “Fig. 5 — Figure 5: Proof-of-principle implementation of a bias-preserving CX between 0-n Fock qubits. (a) Circuit decomposition. The CX can be implemented by…” by Su Direkci, Simon Lieu, Kyungjoo Noh, Connor T. Hann, arxiv.org/abs/2608.25959, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 1: Kerr-cat qubit encoding and 2D chip architecture. (a) The Bloch sphere for the Kerr-cat qubit is spanned by the cat states along the x-axi…
Seven-panel paper figure: theory drawings of the Kerr-cat qubit (Bloch sphere, double-well potential, photon-number distribution), a circuit diagram, and a real false-coloured optical micrograph of the square chip (1 mm scale bar) with SNAIL-based qubit pads, filters and meandering readout resonators. From the arXiv paper "High-Coherence Kerr-cat qubit in 2D architecture" by Ahmed Hajr and co-authors. It illustrates a superconducting cat-code qubit built from two opposite-phase coherent states, which makes bit flips rare; notice the Purcell filters that shield the qubit from its readout line. “Fig. 1 — Figure 1: Kerr-cat qubit encoding and 2D chip architecture. (a) The Bloch sphere for the Kerr-cat qubit is spanned by the cat states along the x-axis and the…” by Ahmed Hajr et al., arxiv.org/abs/2404.16697, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 7 — Figure 7: Overview of the scheme for concatenated biased-noise error correction introduced in [8]. The set of physical operations which have biased noise channe תמונה חיצונית — נפתחת במקור
A one-line typeset diagram: physical cat qubits with highly biased noise, their operations with the CX gate highlighted, are encoded by a repetition code and then a CSS code to reach universal fault-tolerant computation. It comes from arXiv 1905.00450 by Puri et al., 'Bias-preserving gates with stabilized cat qubits'. It shows why the bias-preserving controlled-NOT between cat qubits matters: it keeps noise biased so a repetition code can work. The gate itself is only named, not drawn.
g_catcnot · layer 3 מנגנון השער · centrality 8.2 · empty slot — no technology yet · updated 2026-09-04

CNOT חתול–חתול משמר-הטיה

שער שזירה ישיר בין שני קיוביטי חתול דיסיפטיביים, המשמר ללא פגע את הדיכוי המעריכי של היפוכי הביט לאורך האינטראקציה — תאוריה בלבד.

Verdict. לא הודגם נכון ל-2026-09-04; להוריד בדרגה כל הערכה של מספר הקיוביטים בקודי חתול אם עד 2028 אף שער בין שני חתולים לא יציג שימור הטיה שנמדד.

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

שער שזירה הפועל ישירות בין שני קיוביטי חתול דיסיפטיביים, ללא טרנסמון עזר ביניהם, ומשמר לאורך האינטראקציה את האסימטריה בין היפוכי ביט להיפוכי פאזה. כל CX חתול שקיים בחומרה הוא חתול–טרנסמון; גרסת החתול–חתול היא מה שהערכות המשאבים של קודי חתול מניחות בשתיקה. הסכמה הקוהרנטית (האוניטרית) הראשונה, "מפצל אלומה מותנה-ואקום", פורסמה ב-2026-07-24 בידי Ye et al. (AWS Center for Quantum Computing / Caltech) S[81]. השזירה אמורה להיות דטרמיניסטית, וזמן השער לא נמדד; הבקרה היא במיקרוגל מטמפרטורת החדר, והקישוריות היא דרך אפיק.

פיזיקה וגבולות

הקושי הוא גאומטרי: CNOT חתול מסובב את המשרעת הקוהרנטית של קיוביט המטרה בזווית π בהתניה בקיוביט הבקרה, ולרגע מוציא את המצב מן המכלול המיוצב של שתי האונות; כל איבר הנעה לא-אדיאבטי מדליף אז אכלוס בין האונות בצורת היפוכי ביט פשוטים, שאינם מדוכאים עוד מעריכית במספר הפוטונים. סכמות דיסיפטיביות מקבעות את המצב, אך משלמות בהיפוכי פאזה הנגרמים מהשער. הסכמה האוניטרית מוותרת על הדיסיפטור וטוענת לזיכרון לוגי מתחת ל-10⁻⁶ מקוד חזרה במרחק 7 של 13 חתולים — על סמך זמני חיים ודיוק אי-ליניאריות מונחים, לא על סמך מדידה S[81]. הרצפה מבנית: איבר שיורי אחד השובר את ההטיה הופך את הדיכוי המעריכי לפולינומי, ואיתו נופל הטיעון בדבר מספר הקיוביטים S[95].

מצב ההנדסה העדכני

נכון ל-2026-09-04 לא קיים בחומרה שום שער שזירה חתול–חתול.

טבלה
תאריך נתון מי תג
2025-02 CX חתול–טרנסמון ב-n̄ = 2: היפוך ביט 3.5(4)×10⁻³, היפוך פאזה 9.6(4)×10⁻² → הטיה > 25 תחת השער, > 30 בסרק AWS/Caltech (Ocelot) D[80]
2026-07 הוצע CNOT חתול–חתול אוניטרי; נטען לזיכרון לוגי <10⁻⁶, מרחק 7 / 13 חתולים Ye et al. S[81]
2030 2,000 חתולים → 100 לוגיים ב-10⁻⁶, בדרישה לזמן היפוך ביט של ≥13 min במהלך CNOT Alice & Bob R[412]

הטכנולוגיה השכנה מראה את צורת התקציב: במחזור של 2.8 µs של Ocelot זזה השגיאה הלוגית רק מ-1.75(2)% במרחק 3 ל-1.65(3)% במרחק 5, משום שהיפוך הפאזה לכל CX כבר עומד על ~10⁻¹ D[80].

הטענה ב-[81] לזיכרון לוגי של <10⁻⁶ נשענת על אורכי חיים משוערים של הרכיבים ועל דיוק משוער של האי-ליניאריות, ללא שחזור בלתי תלוי וללא שער מדוד נכון ל-2026-09-04. דף מפת הדרכים [412] מצמיד את דרישת "13 הדקות" להיפוך ביט לשבב Graphene בלי לומר אם היא חלה במנוחה או תחת שער. אף קבוצה ניסויית לא דיווחה על ניסיון לשער שזירה בין שני קיוביטי חתול.

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

אין תהליך ייעודי: השער משתמש מחדש בגופי מהוד קיימים, בליתוגרפיית צמתים ובמערכות מיקרוגל בטמפרטורת החדר. הוויתור על קיוביט העזר חוסך טרנסמון אחד ושרשרת קריאה אחת לכל זוג שער — Ocelot מקצה ארבעה קיוביטי עזר לחמישה חתולים — אך מוסיף תדר פרמטרי לכל חתול: הקווים לקיוביט מוקצים מחדש, לא מצטמצמים. ב-10³ חתולים הקיר הוא צפיפות הכבלים הקואקסיאליים וההפרעה ההדדית בין המשאבות ביחידת דילול אחת; ב-10⁴–10⁶ זהו קיר החיווט הכללי של המיקרוגל, שכן ריבוב של תדרי השאיבה של החתולים ב-CMOS קריוגני לא הודגם.

תפקיד במחסנית

בארכיטקטורת הקיוביטים הבוזוניים במהודים — חתול ו-GKP (מוליכי-על); דורש שני קיוביטים בקידוד חתול, ואינו מספק דבר בהמשך המחסנית כל עוד אינו קיים. הוא מחליף את ה-CX הבוזוני בתיווך קיוביט עזר, וממיר ערוץ טרנסמון שאינו משמר הטיה באינטראקציה ישירה שלא הוכחה; בלי המעבר, היפוכי הביט של קיוביט העזר ממשיכים לקבוע את רצפת הקוד. הוא אינו מזיז את השעון הנגזר — כאן סבב של 1.44 µs בתוך המחזור הנמדד של 2.8 µs, שנקבע בידי ה-CX ועוד הקריאה הדיספרסיבית של קיוביט העזר D[80]. אימות: הראיה היחידה היא הצעה — אין שחזור, אין ניסיון בחומרה, וה-<10⁻⁶ הוא הערכה ברמת הקוד, לא נאמנות שנמדדה S[81].

שחקנים וכלכלה

מי.
ארגון תפקיד מדינה מה בדיוק הם עושים ראיות
AWS מפתח ארה״ב חיברה את הסכמה האוניטרית; מחזיקה בחומרת ה-CX של החתולים S[81]
Alice & Bob מפתח צרפת שלב 2030 במפת הדרכים, 2,000 חתולים → 100 לוגיים, מניח אותו R[412]
DARPA מממן ארה״ב שלב B מממן את Nord Quantique, לא את Alice & Bob fact

כספים.
2025-01-28 · Alice & Bob · סבב B · €100 M · — · נסגר fact
2026-05-22 · Alice & Bob · הרחבת סבב B · לא נמסר · בהובלת NVentures · נסגרה C[88]
2026-06-17 · GENCI · רכישת מערכת "Helium" הראשונה · לא נמסר · סוכנות ה-HPC הצרפתית · נסגרה C[87]
2025-11-06 · Nord Quantique · שלב B של QBI · $5 M, עד $15 M · DARPA · הוכרז G[65]

שוק ושרשרת אספקה. אין ספק ייחודי לשער הזה; הוא משתמש מחדש בייצור של ספקי החתולים, ומשתלם עבור G3 בלבד.

קניין רוחני ותקנים. נכון ל-2026-09-04 לא נמצאה משפחת פטנטים מתוארכת הייחודית לשער חתול–חתול משמר-הטיה.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. AWS: הובטח 2026-07, ללא תאריך לניסוי S[81]. Alice & Bob: הובטח במפת הדרכים העדכנית, ל-2030 — Boson 4 (2024) ו-Helium (2026-06) סופקו, אך כל שלב במפת הדרכים שאחרי Lithium (48 חתולים, 4 לוגיים, 10⁻³) מניח את השער הזה R[412].

פרשנות אסטרטגית. אם השער יימדד, קודי החתול ישמרו על הטיעון בדבר מספר הקיוביטים, וספקי הטרנסמונים של קוד המשטח יפסידו; אם יישאר תאוריה אחרי 2028, המחיקה במסילה כפולה תתפוס את המשבצת של הגישה החסכונית בחומרה.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר עד 2028 אם שער שנמדד בין שני חתולים שומר על זמן היפוך ביט בטווח של 10× מזמן הסרק; להוריד בדרגה אם 2028 תחלוף עם שערים בתיווך קיוביט עזר בלבד, שכן שלב 2030 במפת הדרכים ומחלקת ההערכות של 126,133 חתולים מאבדים את הנחת היסוד שלהם S[95]. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: הטיה מעל 10³ תחת הנעה. התרחיש הגרוע ביותר: הלוגיקה של החתולים עוברת דרך קיוביטי עזר לזמן בלתי מוגבל. פתוח: האם הסכמה שורדת את פיזור האי-ליניאריות של הצמתים; האם אפשר לאפיין את השער בלי זיהום מקיוביט עזר; מי ינסה ראשון בחומרה? לעקוב אחר ההמשכים של Ocelot ואחר שבב Lithium.

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. [80] H. Putterman et al., “Hardware-efficient quantum error correction via concatenated bosonic qubits,” Nature, vol. 638, no. 8052, pp. 927–934, Feb. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-08642-7. [D]
  3. [81] Y. Ye et al., “Bias-preserving cat-cat CNOT gate via vacuum-conditional beam-splitter,” arXiv:2607.22852, Jul. 2026. [S]
  4. [87] N. Coppola, “Alice & Bob Unveils First Quantum System, Helium,” Alice & Bob, Jun. 10, 2026. [Online]. Available: https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/ [C]
  5. [88] N. Coppola, “Alice & Bob announces Series B Extension,” Alice & Bob, May 22, 2026. [Online]. Available: https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-announces-series-b-extension/ [C]
  6. [95] É. Gouzien, D. Ruiz, F.-M. Le Régent, J. Guillaud, and N. Sangouard, “Performance Analysis of a Repetition Cat Code Architecture: Computing 256-bit Elliptic Curve Logarithm in 9 Hours with 126133 Cat Qubits,” Phys. Rev. Lett., vol. 131, Art. no. 040602, Jul. 2023, doi: 10.1103/PhysRevLett.131.040602. arXiv:2302.06639. [S]
  7. [412] Alice & Bob, “Roadmap,” Jun. 23, 2026. [Online]. Available: https://alice-bob.com/roadmap/ [R]