→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

שערים גאוסיים CV + פעולות לא-גאוסיות בסיוע GKP g_cv

מפצלי אלומה, מקורות סחיטה והזנה קדימה הומודינית על אופנים אופטיים, כשמצבי רשת GKP מספקים את המשאב הלא-גאוסי שהסבילות לתקלות דורשת.

שערים גאוסיים CV + פעולות לא-גאוסיות בסיוע GKP

g_cv · שכבה 3 מנגנון השער · הודגם · מאז 2020
פתח במפה

מפצלי אלומה, מקורות סחיטה והזנה קדימה הומודינית על אופנים אופטיים בשעון של 1 MHz (Aurora).

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[413] D. Gottesman, A. Kitaev, and J. Preskill, “Encoding a qubit in an oscillator,” Phys. Rev. … · 2001
[821] S. Yokoyama et al., “Ultra-large-scale continuous-variable cluster states multiplexed in t… · 2013
[173] H. A. Rad et al., “Scaling and networking a modular photonic quantum computer,” Nature, vo… · 2025
[174] M. V. Larsen et al., “Integrated photonic source of Gottesman–Kitaev–Preskill qubits,” Nat… · 2025
[642] Xanadu, “Xanadu Unveils 1st On-Chip Error-Resistant Photonic Qubit,” HPCwire, Jun. 5, 2025… · 2025

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא
פוטון (חלקיק טבעי, אופנים מהונדסים)
(b) זמן · שזירה
1.0 µs · דטרמיניסטית
(c) קריאה
—
(d) ניידות
קיוביטים מעופפים (פוטונים)
(e) בקרה
אלקטרו-אופטית @ טמפרטורת החדר
(f) מבנה השגיאה
גאוסית (הזזות קטנות), אובדן (מחיקה)
(g) ייצור
מפעל ייצור למעגלים פוטוניים משולבים

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

Aurora clock → 1 MHz, 12 modes per cycle
מגדירה: שעון (זמן מחזור) · 2025-01 · מקור

מצבי אשכול CV בריבוב בתחום הזמן מקורם ב-Yokoyama et al. (University of Tokyo, 2013, > 10,000 אופנים); Aurora של Xanadu היא הגרסה המודולרית, המבוססת-שבבים והמרושתת הראשונה, לא המצב הראשון מסוג זה.

רשומות סטנדרטיות

זמן שער 1Q → 1.0 µs · טיפוסי
Xanadu Aurora: 1 MHz clock with 12 physical qubit modes per cycle - 1 us per Gaussian-gate cycle; 7.2e9 temporal modes · 2025-01 · מקור [D] ⓘ
שגיאת 2Q בפעולה מקבילית על כל הרוחב → לא פורסם · טיפוסי
No error-per-gate is defined for CV two-mode operations; Aurora is characterised by loss (>95% on heralded paths) and squeezing · 2025-01 · מקור [D] ⓘ
הפרעה הדדית → לא פורסם · טיפוסי
No crosstalk figure: mode mixing in a CV interferometer is the programmed operation, not an error channel · 2025-01 · מקור [D] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

פוטוניקה של משתנה רציף — GKP — Xanadu (Aurora) · G4 G6

קשתות

דורשת: אופן של אור סחוט (CV), הנעה אלקטרו-אופטית + אלקטרוניקת הזנה קדימה (טמפרטורת החדר)
חלופות: היתוך באופטיקה ליניארית (מבושר)
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 3 מכונות (1 ראשית · 2 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: Conceptual diagram and experimental procedure for simulating the advection equation on a continuous-variable quantum platform. (A) The cla…
A two-part concept drawing, not a picture of the apparatus. (A) The advection equation, which carries a quantity along d coordinates, is mapped onto continuous-variable (CV) light: x becomes the x̂ quadrature, ∂/∂x becomes ip̂, and each coordinate becomes a separate light pulse in time. (B) The workflow: one-mode squeezed, two-mode squeezed or multi-mode cluster-state pulses each receive a displacement, homodyne detection samples their quadratures, then statistics follow. It is Figure 1 of arXiv 2606.00581, 'Analog photonic simulator for large-scale transport' (Zhao, Su and co-authors). Notice why it works: a Hamiltonian linear in p̂ just displaces each pulse, so advection needs only displacements, a Gaussian operation. “Fig. 1 — Figure 1: Conceptual diagram and experimental procedure for simulating the advection equation on a continuous-variable quantum platform. (A) The classical…” by Mengyu Zhao et al., arxiv.org/abs/2606.00581, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 3 — Figure 3: Characteristics of MBQC on noisy GKP cluster states (a) A GKP wave function at squeezing rate sgkp=12s=12 dB. As one decreases the squeez
A three-panel figure of computed plots: a Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) wavefunction drawn as a comb of peaks, gate infidelity versus squeezing, and maps of quantum volume versus squeezing and optical transmission. It is Figure 3 of the arXiv paper "Quantum Volume for Photonic Quantum Processors" by Yuxuan Zhang and co-authors. It shows what measurement-based computing on GKP cluster states needs: with weaker squeezing the red and blue peaks overlap, causing logical errors, and the grey band marks transmission too low for log2(QV) of 10 even with ideal squeezing. “Fig. 3 — Figure 3: Characteristics of MBQC on noisy GKP cluster states (a) A GKP wave function at squeezing rate sgkp=12s=12 dB. As one decreases the…” by Yuxuan Zhang, Daoheng Niu, Alireza Shabani, Hassan Shapourian, arxiv.org/abs/2208.11724, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 2 — Figure 2: Cubic phase gate and non-Gaussian states. (a) The potential and (b) the pointwise force. Target: the programmed potential. Sim: the finite…
A figure of plots, not a device image. (a) The programmed cubic potential V(X) and (b) its force V′(X), each showing target, simulation and experiment; (c) for three coherent input states, the measured characteristic function (real and imaginary parts) and the reconstructed Wigner function, with fidelities 0.84–0.90. It is Fig. 2 of arXiv 2609.02405 (September 2026) by Clara Yun Fontaine, … Yvonne Y. Gao, on programming anharmonic potentials in a superconducting harmonic oscillator. The cubic phase gate is the standard non-Gaussian gate for continuous-variable quantum computing, here made with qubit-conditioned displacements on a superconducting oscillator rather than light; notice the crescent-shaped Wigner functions with negative (blue) regions. “Fig. 2 — Figure 2: Cubic phase gate and non-Gaussian states. (a) The potential and (b) the pointwise force. Target: the programmed potential. Sim: the finite-order…” by Clara Yun Fontaine et al., arxiv.org/abs/2609.02405, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
g_cv · layer 3 מנגנון השער · centrality 4.2 · demonstrated · since 2020 · updated 2026-09-03

שערים גאוסיים CV + פעולות לא-גאוסיות בסיוע GKP

מפצלי אלומה, מקורות סחיטה והזנה קדימה הומודינית על אופנים אופטיים, כשמצבי רשת GKP מספקים את המשאב הלא-גאוסי שהסבילות לתקלות דורשת.

Verdict. הסחיטה האפקטיבית של GKP על השבב היא 0.62 dB, מול ~10 dB שהארכיטקטורה צריכה — פער של ~8.7× בשונות רעש הרשת. אם אבן הדרך של Xanadu לסבילות לתקלות ב-2028–29 תידחה, זה המסלול הפוטוני האיטי ביותר.

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

השערים פועלים על קוודרטורות אופטיות — מפצלי אלומה, הזזות פאזה, מקורות סחיטה — ונסגרים בהזנה קדימה הומודינית. פעולות גאוסיות עם גילוי הומודיני ניתנות לסימולציה קלאסית, ולכן האוניברסליות דורשת משאב לא-גאוסי: מצב הרשת של Gottesman–Kitaev–Preskill, מ-2001 S[413]. הריבוב בתחום הזמן קודם לחברות — University of Tokyo שזרה יותר מ-10,000 אופנים ב-2013 D[821]; Xanadu הוסיפה את הגרסה המודולרית על שבבים D[173] ואת מקור ה-GKP המשולב הראשון D[174]. תכונות: נושא מעופף, מיוצר בחלקו, צעד דטרמיניסטי של ~1 µs, שגיאה שבה שולטים רעש גאוסי ואובדן; בקרה אלקטרו-אופטית בטמפרטורת החדר, ייצור במעגלים פוטוניים משולבים.

פיזיקה וגבולות

האובדן פועל על הרשת כערוץ גאוסי של הזזות אקראיות, ומטשטש את שיאי ה-GKP עד שמדידת הקוודרטורה המודולרית אינה יכולה להכריע את הערך הלוגי; הרצפה היא הסחיטה האפקטיבית, לא מספר השערים. המקור של Xanadu על השבב מדווח על 0.62 dB D[174] — שונות רעש הרשת ~0.87 מזו של הוואקום, לעומת ~0.10 ב-~10 dB המונחים, כלומר הפחתה של ~8.7× שעוד יש למצוא S, גודל שונה ממקדם האובדן של 24.1× מעל הסף של Xanadu C[178]. רק אובדן נמוך יותר לכל רכיב, מקורות טובים יותר וריבוב עמוק יותר מזיזים אותה. ההזנה קדימה מוסיפה רצפה שנייה: האלקטרוניקה חייבת לפעול בתוך השעון של ~1 µs, ולולאת ה-CV שפורסמה היא 196 ns P[822].

מצב ההנדסה העדכני

טבלה
תאריך נתון מי תג
2013-11 מצב אשכול CV בתחום הזמן של >10,000 אופנים Univ. of Tokyo D[821]
2025-01 Aurora: 35 שבבים, 12 אופנים לכל מחזור של 1 MHz, 2 h, אובדן ~14 dB Xanadu D[173]
2025-06-05 מקור GKP משולב ראשון, סחיטה אפקטיבית של 0.62 dB, SiN Xanadu D[174]

אין קיוביט לוגי של GKP; Aurora רצה שעתיים ללא תיקון שגיאות ולא דיווחה על נאמנות לוגית, ולכן היא מראה יציבות, לא חישוב D[173].

התאריך, הפלטפורמה והפעולה בטמפרטורת החדר של תוצאת ה-GKP של 0.62 dB באים מסיקור העיתונות של המו״ל [642], ואף קבוצה בלתי תלויה לא שחזרה אותה. הערכות סף ה-GKP שפורסמו משתנות עם המפענח והארכיטקטורה, ולכן ~10 dB אינו ערך סמכותי יחיד. המרת השונות 0.87→0.10 נגזרה, לא צוטטה. מקדם האובדן של Xanadu, פי 24.1, והסחיטה האפקטיבית של 0.62 dB הם גדלים שונים שאף מקור אינו מיישב.

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

הייצור הוא ליתוגרפיה של ניטריד צורן על פרוסות מסדר 300 mm, המשותפת עם מגזר המשתנה הבדיד; התוספות הייחודיות ל-CV הן מקורות סחיטה ומקלטים הומודיניים בנצילות גבוהה, ולא מתגים, ומקור ה-GKP פועל בטמפרטורת החדר D[174]. הזיווד הוא מערכי סיבים של Corning וחיתוך הפרוסה לשבבים (singulation) של DISCO C[172]. הבקרה היא החלק הכבד: כל אופן צריך מקלט הומודיני, ADC ולולאה הנסגרת בתוך השעון, וכל אלה גדלים ליניארית ללא קיצור דרך שפורסם. ב-10³ אופנים זה מסד של מקלטים, ב-10⁴ שולט הקצה הקדמי האנלוגי, ושום דבר אינו מתמודד עם 10⁶. ECCN 4A906 חל על המכונה fact.

תפקיד במחסנית

שכבת השער של ארכיטקטורת המשתנה הרציף, הדורשת מקורות אור סחוט והזנה קדימה בטמפרטורת החדר. היא מחליפה את ההיתוך של המשתנה הבדיד ואינה משלימה אותו: CV מודד קוודרטורות, ואילו ההיתוך מגלה פוטונים בודדים, ולכן מעבר בין הארכיטקטורות מחליף יחד את המקורות, הגלאים והמפענחים. שעון נגזר: 1.0 MHz D[173]. האימות דל: ה-0.62 dB הוא של קבוצה אחת, לא שוחזר, ומתבלבל תדיר עם סחיטת קוודרטורה גולמית — ה-1.4 dB ב-TFLN בקיטוב מחזורי P[345] הוא גודל אחר.

שחקנים וכלכלה

מי.
ארגון תפקיד מדינה מה הם עושים ראיות
Xanadu מפתח קנדה Aurora, מקור GKP משולב, מפת דרכים של GKP+qLDPC D[173]D[174]
University of Tokyo מחקר יפן מקור מצבי אשכול CV רחבי היקף בתחום הזמן D[821]
Corning ספק ארה״ב מערכי הסיבים שמאחורי נתון הצימוד של Xanadu C[172]

כספים.
2025-11-06 · Xanadu · בחירה לשלב B של DARPA QBI · עד USD 15 M · DARPA · הוכרז fact
2026-03-26 · Xanadu · מיזוג SPAC עם Crane Harbor · ~USD 302 M ברוטו, ~40% מתחת לתוכנית · נסגר Cfact
2026-08-28 · Xanadu · מימון למפעל בטורונטו · CAD 195 M · Government of Canada · הוכרז C[178]
2026-08-31 · Xanadu · נזילות · ~USD 686 M ב-2026-06-30 · דווח Cfact

שוק ושרשרת אספקה. שחקן מסחרי אחד, ולכן אין שוק — רק קשרי האספקה של Xanadu וריכוזיות הזיווד שהיא חולקת עם הפוטוניקה בכלל. כיום משלמים על CV עבור G1; עבור G3/G4 — רק אם פער הסחיטה ייסגר; G6 הוא התחום הסמוך הטבעי.

קניין רוחני ותקנים. אין ספירת פטנטים מתוארכת של CV/GKP ממאגר נתונים מזוהה נכון ל-2026-09-04; Strawberry Fields/Blackbird היא מחסנית הקוד הפתוח היחידה שנבנתה מלכתחילה ל-CV, ואף ספק אחר אינו משתמש בה.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. ההודעה מ-2026-08-31 היא לוח הזמנים המכומת הראשון של Xanadu (הובטח 2026-08: סבילות לתקלות ב-2028–29, 200 קיוביטים לוגיים ב-2029, 1,000+ עד 2031) — חדש מכדי לדרג אותו C[178]; מולו עומדת החטאה אחת, סגירת ה-SPAC ב-~40% מתחת לתוכנית Cfact. טענות הפיזיקה שלה ביקורתיות כלפי עצמן; טענות המימון שלה אינן.

פרשנות אסטרטגית. אם הסחיטה האפקטיבית תשתפר בסדר גודל, הנושא המעופף של CV, הפועל בטמפרטורת החדר, הוא המצע הטבעי לתקשורת ברשת, ו-G6 הוא של Xanadu — אלא אם תפסיד אותו. אם לא, אין שחקן שני שיירש את המסלול, והספקים שלו שווים יותר מהארכיטקטורה שלו.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר עד 2027: סחיטה אפקטיבית מעל 3 dB על השבב; להוריד בדרגה את אבן הדרך של 2028–29 אם היא תישאר מתחת ל-1 dB. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: קיוביט לוגי קטן של GKP במרחק נמוך. התרחיש הגרוע ביותר: ההדגמות ללא תיקון נמשכות, ולוח הזמנים נדחה כפי שנדחה המימון. פתוח: איזה חלק מהפער הוא אובדן ואיזה ייצור; האם הקצוות הקדמיים ההומודיניים גדלים בקנה מידה.

מקורות
  1. [172] Xanadu, “Xanadu sets new industry benchmark in photonic chip packaging,” PR Newswire, Jun. 10, 2026. [Online]. Available: https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html [C]
  2. [173] H. A. Rad et al., “Scaling and networking a modular photonic quantum computer,” Nature, vol. 638, no. 8052, pp. 912–919, Jan. 2025, doi: 10.1038/s41586-024-08406-9. [D]
  3. [174] M. V. Larsen et al., “Integrated photonic source of Gottesman–Kitaev–Preskill qubits,” Nature, vol. 642, no. 8068, pp. 587–591, Jun. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-09044-5. [D]
  4. [178] Xanadu Quantum Technologies Limited, “Xanadu Charts Path to Over 1,000 Logical Qubits by 2031,” GlobeNewswire, Aug. 31, 2026. [Online]. Available: https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html [C]
  5. [345] X. Shi et al., “Squeezed Light Generation in Periodically Poled Thin-Film Lithium Niobate Waveguides,” arXiv:2508.08599, Aug. 2025. [P]
  6. [413] D. Gottesman, A. Kitaev, and J. Preskill, “Encoding a qubit in an oscillator,” Phys. Rev. A, vol. 64, no. 1, Art. no. 012310, Jun. 2001, doi: 10.1103/PhysRevA.64.012310. arXiv:quant-ph/0008040. [S]
  7. [642] Xanadu, “Xanadu Unveils 1st On-Chip Error-Resistant Photonic Qubit,” HPCwire, Jun. 5, 2025. [Online]. Available: https://www.hpcwire.com/off-the-wire/xanadu-unveils-1st-on-chip-error-resistant-photonic-qubit/ [P]
  8. [821] S. Yokoyama et al., “Ultra-large-scale continuous-variable cluster states multiplexed in the time domain,” Nat. Photon., vol. 7, no. 12, pp. 982–986, Dec. 2013, doi: 10.1038/nphoton.2013.287. [D]
  9. [822] D. Duggan et al., “FPGA Based Feedforward System for Photonic Quantum Computing Applications,” arXiv:2606.03500, Jun. 2026. [P]