שער מיורנה מבוסס-מדידה

Raveh Neeman

doi:10.5281/zenodo.22674814

שער מיורנה מבוסס-מדידה g_mbq

שערי קליפורד הנוצרים מרצפים של מדידות משותפות של זוגיות פרמיונית במקום קליעה פיזית; מוגדרים מאז 2008, מעולם לא הופעלו.

g_mbq · שכבה 3 מנגנון השער · משבצת ריקה — עדיין אין טכנולוגיה

פתח במפה

קליעה ברצפים של מדידות זוגיות — דבר לא הודגם; קריאה של תיל יחיד בלבד.

סימוני המפה

∅ משבצת ריקה

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[475] P. Bonderson, M. Freedman, and C. Nayak, “Measurement-Only Topological Quantum Computation… · 2008

[421] T. Karzig et al., “Scalable designs for quasiparticle-poisoning-protected topological quan… · 2017

[21] M. Aghaee et al., “20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device,” arXiv:2606.0388… · 2026

[13] Microsoft Azure Quantum, “Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid… · 2025

[20] M. Aghaee et al., “Distinct Lifetimes for X and Z Loop Measurements in a Majorana Tetron D… · 2025

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא: מיוצר
(b) זמן · שזירה: — · דטרמיניסטית
(c) קריאה: —
(d) ניידות: חיווט סטטי לשכנים קרובים
(e) בקרה: חשמלית בתדר נמוך @ טמפרטורת החדר
(f) מבנה השגיאה: לא ידועה / שנויה במחלוקת
(g) ייצור: הטרו-מבנים III-V ב-MBE

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

status → no two-qubit operation, no entanglement

מגדירה: ערוץ השגיאה · 2026-06 · מקור

רשומות סטנדרטיות

שגיאת 2Q בפעולה מקבילית על כל הרוחב → לא פורסם · הטוב ביותר

No two-qubit Majorana operation exists, in parallel or otherwise; only single-wire parity readout has been demonstrated · 2026-06 · מקור [D] ⓘ

הפרעה הדדית → לא פורסם · הטוב ביותר

No measurement-based Majorana gate has been demonstrated, so no crosstalk figure can exist · 2026-06 · מקור [D] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

טופולוגי — טטרון (מיורנה) — Microsoft · —

קשתות

דורשת: זוגיות מיורנה (טטרון InAs–Pb), קריאת זוגיות בקיבול קוונטי rf, קידוד בזוגיות פרמיונית (טטרון), בקרה חשמלית בפס בסיס (ספינים, מיורנה)

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

בשימוש: 2 מכונות (2 ראשית · 0 חלופית)

טופולוגי 2
Majorana 1 Microsoft מאמר עיתונות ▣ Fig. 3 (measurement sequence = braid of MZMs 1,2); §III Measurement-based braiding transformations ✅
Majorana 2 Microsoft בלוג בלוג עיתונות ▥ 'Measurement-based operations are executed by determining the parity of topoconductor wires' ✅

↗ 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. 2 — Figure 2: Gate schematic of the single-qubit device with measurement loops indicated. The single-qubit device shown functionally in the left-most pa… — A drawn gate schematic, not a photograph: two views of a 'tetron' qubit made of two parallel topological nanowires joined by a superconducting backbone, with Majorana zero modes numbered 1–4 at the wire ends and surrounding gate electrodes. It is Figure 2 of "Roadmap to fault tolerant quantum computation using topological qubit arrays" by Aasen, Aghaee, Alam and co-authors. The black loops show how gates connect pairs of Majorana modes through quantum dots to measure their joint parity (XX or ZZ), the basic operation of a measurement-based topological qubit. “Fig. 2 — Figure 2: Gate schematic of the single-qubit device with measurement loops indicated. The single-qubit device shown functionally in the left-most panel of Fig. ” by David Aasen et al., arxiv.org/abs/2502.12252, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Fig. 1 — Figure 1: Braiding geometries and protocols. (a) Trijunction network and (b) quantum-dot-assisted architecture, showing the device layout to exchang… — Shaded schematic drawings, not device images, of two ways to exchange (braid) Majorana zero modes: a T-shaped nanowire junction with modes γ1-γ4 at the wire ends, and two wire segments linked by a quantum dot, each with step-by-step frames of the exchange. From "Noisy Braiding of Majorana Modes: A Comparison of Nanowire Trijunction and Quantum-Dot-Assisted Architectures" by Dibyajyoti Sahu and Suhas Gangadharaiah. Braiding is the intended gate operation of topological qubits; notice the modes moving along wire arms in one design and through the dot in the other. “Fig. 1 — Figure 1: Braiding geometries and protocols. (a) Trijunction network and (b) quantum-dot-assisted architecture, showing the device layout to exchange the…” by Dibyajyoti Sahu, Suhas Gangadharaiah, arxiv.org/abs/2608.09416, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Fig. 2 — Figure 2: The example design of six MZMs. The blue wires are topological superconductor wires, which consists a wire of topological semiconductor on… — Two-panel flat schematic, not a device image, of a proposed six-Majorana network: blue topological-superconductor wires (e.g. InAs on Al in a magnetic field) with Majorana modes at their ends, green semiconductor links, two quantum dots, and gates drawn open or closed, joined into one superconducting island. From the arXiv paper "Protocol for detecting the nonlocality of the multi-Majorana Systems" by Bai-Ting Liu, Peng Qian, Zhan Cao and Dong E. Liu. The panels differ only in which gates are open, for single-site versus paired parity measurements through the quantum dots. “Fig. 2 — Figure 2: The example design of six MZMs. The blue wires are topological superconductor wires, which consists a wire of topological semiconductor on a…” by Bai-Ting Liu, Peng Qian, Zhan Cao, Dong E. Liu, arxiv.org/abs/2506.17003, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

g_mbq · layer 3 מנגנון השער · centrality 5.7 · empty slot — no technology yet · updated 2026-09-04

שער מיורנה מבוסס-מדידה

שערי קליפורד הנוצרים מרצפים של מדידות משותפות של זוגיות פרמיונית במקום קליעה פיזית; מוגדרים מאז 2008, מעולם לא הופעלו.

Verdict. מופרך כמנגנון שער, אלא אם עד סוף 2027 יופיעו גם מדידת זוגיות משותפת (בבסיס X) עם שגיאה מוצהרת וגם פעולה כלשהי על שני טטרונים; נכון ל-4 בספטמבר 2026 מספר פעולות השער הוא אפס.

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

את הקליעה מחליף לוח זמנים של מדידות הטלה משותפות של זוגיות פרמיונית. Bonderson, Freedman ו-Nayak הראו ב-2008 שזהות טלפורטציה אניונית מאפשרת למדידות של מטען טופולוגי להפיק את טרנספורמציות הקליעה S[475]; Karzig ועמיתיו הפכו זאת לתכנון חומרה ב-2017 — פעולות קליפורד הנקראות כהסטות בקיבול הדיפרנציאלי של נקודות המצומדות במנהור לאופני מיורנה S[421]. כל מדידה שפורסמה כאן היא של תיל יחיד (מסוג Z); המדידה המשותפת של שני תילים, שהיא השער, לא דווחה מעולם D[21].
a מיוצר (1.0) · b זמן השער לא נמדד, דטרמיניסטי לפי התכנון · c אין קריאה משלו
d סטטי · e בקרה בתדר נמוך בטמפרטורת החדר · f מבנה השגיאה לא ידוע · g ערימת תילים ב-MBE

פיזיקה וגבולות

הנאמנות נקבעת ביחס שבין זמן המדידה המשותפת לזמן החיים של הבסיס שעליו מטילים, והיחס הזה הוא המקום שבו המנגנון נכשל. זוגיות לולאת Z של הטטרון חיה 12.4 ms, ולולאת X, שעליה שער מטיל שוב ושוב, חיה 14.5 µs — זמן קצר ב-~1000× D[20] — והדבר מיוחס לחתך הלכידה הגדול יותר של קוואזי-חלקיקים בתצורת שתי הלולאות: הרעלה, לא דה-פאזה. ב-SNR של 1 ב-3.6 µs D[13], הטלת X אחת אוכלת חמישית מהחלון הזה, ולכן לרצף קליפורד אין מרווח. הפעולה אדפטיבית (הבסיס הבא נקבע לפי התוצאה האחרונה), ולכן ההזנה קדימה חייבת להיסגר בתוך אותו חלון; אף הזנה כזו לא פורסמה. ובינתיים, על פני רמות אנדרייב טריוויאליות, רצף מדידות אינו מממש קליעה כלל D[23].

מצב ההנדסה העדכני

טבלה

שנה	נתון	מי	תג+מפתח
2025-02	קריאת זוגיות בתיל יחיד, שגיאת הקצאה 1%, זמן שהייה >1 ms	Microsoft Azure Quantum	D[13]
2025-07	לולאת Z של טטרון: 12.4 ms, מול לולאת X: 14.5 µs	Microsoft Quantum	D[20]
2026-06	החלפת זוגיות של ~20 s, תיל אחד של טטרון InAs–Pb אחד	Microsoft Quantum	D[21]

אף שורה אינה שער: התוצאה של 2026 מדדה ננו-תיל אחד במערך רב-טטרוני: אין קליעה, אין זוגיות משותפת, אין פעולה דו-קיוביטית, אין שזירה, אין T₁/T₂ D[21].

גרסת ה-HTML ב-arXiv של [20] נותנת גם לולאת X של ~4 µs ולולאת Z של ~9.3 ms בכוונונים אחרים; היחס ~1000× נשמר בשתי הקריאות, ערכי הנקודה 14.5 µs / 12.4 ms אינם. לא פורסם: סכום בדולרים למענק US2QC של DARPA ל-Microsoft, וכן השהיית הזנה קדימה, זמן מיתוג של צימוד נקודה–תיל או זמן שער חזוי עבור המנגנון הזה.

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

שום דבר אינו מיוצר עבור המנגנון הזה בלבד: הוא צורך את ערימת ה-InAs–Pb ואת הקריאה שמתחתיו. החלק שלא נבנה הוא הבקרה: צימודי נקודה–תיל ברי-כוונון לכל טטרון, לולאת rf לכל זוגיות מדידה, ונתיב מהדמודולטור אל מתח ההטיה שחייב להכריע בתוך חלון ה-X. ב-10³ טטרונים תקציב הקווים דומה לזה של קריאת טרנסמונים; החומה היא ההשהיה, שלא כומתה משום שלא נוסה אף רצף אדפטיבי.

תפקיד במחסנית

דורש את נושא זוגיות המיורנה (שני תילים לכל טטרון) ואת הקריאה בקיבול קוונטי; הוא היה מספק את שכבת הקליפורד כולה של הארכיטקטורה הטופולוגית. התחליף היחיד הוא קליעה ברשתות של צומתי T, גאומטריה שאיש אינו בונה. אין שעון נגזר: כשאין שער שהופעל ואין קוד בארכיטקטורה, סכום סבב הסינדרום: שכבות שערים + הובלה + קריאה + איפוס מצטמצם לאיבר הקריאה, ~3.6 µs D[13], והאיפוס לא פורסם. האימות הוא סטטיסטיקה של אות טלגרף, לא מדדי ביצועים: אין בחינת ביצועים אקראית, אין טומוגרפיה ואין מבחן בל. קריאת הזוגיות הבלתי תלויה של QuTech בהרצה יחידה (Nature 650, 2026-02-11) משחזרת את השיטה על שרשראות נקודות של InSb, ומצהירה על הגנה מוגבלת D[216]; ה-Matters Arising של Legg (2026-06-24) טוען שאזורי הקריאה סובלים מאי-סדר וחסרי פער, ולכן ייתכן שהאותות טריוויאליים, ותגובת Microsoft מאותו יום אינה מודה בדבר D[23].

שחקנים וכלכלה

מי.
| ארגון | תפקיד | מדינה | מה הם עושים | ראיות |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | מפתח | ארה״ב | הבונה היחידה; טטרונים, ללא שער | D[21] |
| DARPA | מממן | ארה״ב | השלב הסופי של US2QC (Validation & Co-Design) מאז 2025-02-06, בהערכת AFRL ו-Johns Hopkins APL; Microsoft אינה בין המבצעים בשלב B של QBI | fact |
| QuTech | מחקר | הולנד | קריאת זוגיות בלתי תלויה, לא השער הזה | D[216] |

כספים. 2025-02-06 · Microsoft · US2QC מתקדמת לשלב הסופי שלה, Validation & Co-Design · לא פורסם · DARPA · הוכרז fact. 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program · ≤ USD 200,000 להצעה אקדמית בתחום החישוב הטופולוגי מבוסס-המדידה · הוכרז Pfact.

שוק ושרשרת אספקה. אין שוק ואין כלכלת יחידה; רק סבילות לתקלות ברמת G3/G4 הייתה משלמת, ורק לאחר תוצאה דו-קיוביטית. האספקה פנימית לחברה אחת: סיכון הריכוזיות מוחלט.

קניין רוחני ותקנים. השושלת שפרסמה Microsoft עצמה S[421]; לא נמצאה ספירת פטנטים מתוארכת הייחודית לשער הזה נכון ל-4 בספטמבר 2026.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. ("שנים, לא עשורים", הובטח 2025-02, לסבילות לתקלות → נוסח מחדש כ-2029 ב-2026-06; מצב ב-4 בספטמבר 2026: אין מדידה משותפת, אין שער) C[215]; האופק של DARPA לקנה מידה שימושי הוא 2033 fact. כל תוצאה שנתית של Microsoft הייתה קריאה; ל-2029 אין אבן דרך של מדידת X.

פרשנות אסטרטגית. אם פעולות קליפורד במדידה בלבד יעבדו, Microsoft תדלג על ייצור צומתי T ותחזיק בארכיטקטורה; אם לא, טכנולוגיות הקידוד, הקריאה והאפיטקסיה שמתחתיו יאבדו את הצרכן היחיד שלהן.

תחזית ושאלות פתוחות

ניתן להפרכה בתוך 12–24 חודשים: מדידת זוגיות משותפת ראשונה (בבסיס X) עם שגיאת הקצאה מוצהרת; פעולה כלשהי או שזירה בין שני טטרונים; יחס X/Z שפורסם מתחת ל-100×. לאשר עם שני הראשונים; להוריד בדרגה לתאוריה אם אף אחד מהם לא יגיע עד סוף 2027. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: פעולות קליפורד במדידה בלבד על מערך קטן; התרחיש הגרוע ביותר: הרעלת בסיס X מובנית בגאומטריית שתי הלולאות, והקו נסגר. פתוח: האם האסימטריה גאומטרית או חומרית; האם מישהו מחוץ ל-Microsoft ינסה מדידה משותפת.

מקורות

[13] Microsoft Azure Quantum, “Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices,” Nature, vol. 638, no. 8051, pp. 651–655, Feb. 2025, doi: 10.1038/s41586-024-08445-2. [D]
[20] M. Aghaee et al., “Distinct Lifetimes for X and Z Loop Measurements in a Majorana Tetron Device,” arXiv:2507.08795, Jul. 2025. [D]
[21] M. Aghaee et al., “20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device,” arXiv:2606.03884, Jun. 2026. [D]
[23] Microsoft Quantum, “Reply to: On the robustness of topological gap detection via transport,” Nature, vol. 654, no. 8120, pp. E27–E28, Jun. 2026, doi: 10.1038/s41586-026-10568-7. [D]
[215] C. Nayak, “Majorana 2 – Microsoft's Scalable Quantum Processor With Reliable, Long-Lasting Qubits,” Microsoft Quantum. [Online]. Available: https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor [C]
[216] N. van Loo et al., “Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain,” Nature, vol. 650, no. 8101, pp. 334–339, Feb. 2026, doi: 10.1038/s41586-025-09927-7. [D]
[421] T. Karzig et al., “Scalable designs for quasiparticle-poisoning-protected topological quantum computation with Majorana zero modes,” Phys. Rev. B, vol. 95, no. 23, Art. no. 235305, Jun. 2017, doi: 10.1103/PhysRevB.95.235305. arXiv:1610.05289. [S]
[475] P. Bonderson, M. Freedman, and C. Nayak, “Measurement-Only Topological Quantum Computation,” Phys. Rev. Lett., vol. 101, no. 1, Art. no. 010501, Jun. 2008, doi: 10.1103/PhysRevLett.101.010501. arXiv:0802.0279. [S]