יון אטומי לכוד

Raveh Neeman

doi:10.5281/zenodo.22674814

יון אטומי לכוד ion

יונים בודדים של Yb⁺/Ba⁺/Ca⁺ במלכודות RF, הנשזרים דרך אופני תנועה משותפים; הקיוביט בעל הנאמנות הגבוהה ביותר והאיטי ביותר בשירות מסחרי.

ion · שכבה 1 נושא הקיוביט · הודגם · מאז 1995

פתח במפה

יוני Yb⁺/Ba⁺/Ca⁺ במלכודות RF; הצימוד התנועתי (MHz) מגביל את השערים לסדר גודל של µs; זיכרון בסדר גודל של שעות.

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[257] C. Löschnauer et al., “Scalable, High-Fidelity All-Electronic Control of Trapped-Ion Qubit… · 2025

[102] A. C. Hughes et al., “Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-sta… · 2025

[97] A. Ransford et al., “A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity,… · 2026

[105] S. Dasu et al., “Computing with many encoded logical qubits beyond break-even,” arXiv:2602… · 2026

[128] Alpine Quantum Technologies GmbH, “AQT Sets New European Industry Standard: Introducing th… · 2026

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא: טבעי
(b) זמן · שזירה: 63 µs · דטרמיניסטית
(c) קריאה: פלואורסצנציה (PMT/SNSPD) · 10 µs · לא הרסנית · mid-circuit
(d) ניידות: הובלה פיזית
(e) בקרה: אופטית @ טמפרטורת החדר
(f) מבנה השגיאה: קוהרנטית / כיול, דליפה, פאולי סטוכסטית
(g) ייצור: MEMS / מלכודות אלקטרודות משטח

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

Helios (98 q) 2Q / SPAM → 7.9×10⁻⁴ / 4.8×10⁻⁴

מגדירה: ערוץ השגיאה · 2025-11 · מקור

memory → > 1 hour single-qubit coherence

מגדירה: ערוץ השגיאה · 2021 · מקור

Quantinuum Helios 98 q; שרשרת IonQ Tempo של 100 q.

רשומות סטנדרטיות

רלקסציית T1 → 11902 s · הטוב ביותר

Single 171Yb+ memory: T1 = 11,902 +/- 2,209 s from the process-matrix fit · 2020-08 · מקור [D] ⓘ

קוהרנטיות T2 (הד/DD) → 4235 s · הטוב ביותר

Single 171Yb+ with KDDxy DD (0.4 s interpulse): T2 = 4,235 +/- 576 s; |0>,|1> coherence 15,943 +/- 3,190 s · 2020-08 · מקור [D] ⓘ

זמן שער 1Q → לא פורסם · טיפוסי

Ion 1Q gate time is set by the drive mechanism: laser Raman 110 us (g_ms, IonQ Forte); near-field microwave 8 us (g_elec) · 2023-08 · מקור [D] ⓘ

שגיאת סרק / זיכרון לסבב → 5.00e-4 · טיפוסי

Quantinuum Helios (98 q): linear memory error rate 5(1)e-4 per qubit per transport-idle step; quadratic term 0.7(2)e-4 · 2025-11 · מקור [D] ⓘ

דליפה לשער → 1.12e-5 · טיפוסי

Helios: single-qubit gate leakage 1.12(6)e-5 per Clifford; ternary readout shows 4.2(7)e-3 leakage population after prep · 2025-11 · מקור [D] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

יונים לכודים — QCCD (הובלה בין אזורים) — Quantinuum (H1, H2, Helios, Sol), Universal Quantum · G2 G3 G6 G7

יונים לכודים — מלכודת פאול ליניארית עם מיעון לייזר פרטני — IonQ (Aria, Forte, Tempo), AQT, Qudoor, Maryland/Duke (EURIQA), Innsbruck · G2 G3 G6 G7

יונים לכודים — בקרה אלקטרונית של הקיוביט (שערי מיקרוגל / RF) — Oxford Ionics (IonQ), eleQtron, QUDORA, Universal Quantum · G2 G3 G6 G7

קשתות

דורשת: ייצור מלכודות יונים (שבבי אלקטרודות משטח; מלכודות להבים תלת-ממדיות בעיבוד שבבי), הרכבה אופטית / מכנית (לייזרים, ואקום, אובייקטיבים)

נחוצה עבור: שער לייזר מולמר–סורנסן / הסטת אור, שער מיקרוגל אלקטרוני (יונים, ללא לייזר: שדה קרוב או גרדיאנט סטטי), קידוד מחיקה מטא-יציב ("omg")°, קיוביט אופטי צר-קו (S–D ביון, שעון אטומי)°, הסעת יונים (QCCD, צמתים, מלכודות רשת), גילוי מצב בפלואורסצנציה (יונים, פגמים)°, קישור יון–פוטון, קיוביט על-דק / קיוביט מצב-שעון°, אפיק תנועתי של שרשרת יונים (כל-לכל בשרשרת)

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

בשימוש: 30 מכונות (30 ראשית · 0 חלופית)

יונים לכודים 30
IBEX Q1 (Marmot / PINE) Alpine Quantum Technologies דף מוצר ▣ Fig. 1 (40Ca+ levels and transitions); Fig. 11a (fluorescence image of 11-ion string); Fig. 19 (24- and 50-ion chains); §II The qubit system ✅
AQT LYNX Alpine Quantum Technologies עיתונות עיתונות ▨ 'trapped-ion system'; '15 qubit register' ✅
JION eleQtron + Forschungszentrum Julich עיתונות ▣ Fig. 2 (spin-spin coupling vs number of 171Yb+ ions in a chain); §II ✅
QSea I (DLR QCI ion-trap demonstrator) eleQtron with NXP Semiconductors and ParityQC, for the DLR Quantum Computing Initiative עיתונות עיתונות קישור ▦ heading ('A 10-qubit quantum computer demonstrator based on ion trap technology') ✅
Aria IonQ דף מוצר ▣ Fig. 1 (schematic of the hardware: linear chain of 171Yb+ ions near a surface-electrode trap); Introduction ✅
40-ion Ba-133 qLDPC testbed (IonQ: a Tempo engineering test system) IonQ עיתונות עיתונות ▣ Fig. 1 (ion trap, Raman beams steered by AODs) ✅
Forte / Forte Enterprise IonQ מאמר דף מוצר עיתונות ▣ Fig. 1 (ion chain schematic); §2 Experimental setup ✅
QUARTET Oxford Ionics (IonQ) עיתונות ▣ Fig. 1 (chip with 2D grid of unit cells, ions near local tuning electrodes); §III Experiments (40Ca+ ions 40 um above a seven-zone trap at ~5 K) ✅
IonQ Superion 10K IonQ עיתונות ▨ EQC paragraph (controls trapped-ion qubits with electronics integrated on the chip) ✅
Superion 256 IonQ עיתונות עיתונות ▤ §II.1 Architecture ✅
Tempo IonQ דף מוצר דף מוצר בלוג ▦ 🔎
PIAST-Q Poznan Supercomputing and Networking Center (PCSS) ▨ ✅
Apollo Quantinuum בלוג ▥ §What is Apollo? (ion trap chip; thousands of physical qubits) ✅
System Model H1 (H1-1) Quantinuum בלוג עיתונות ▣ Fig. 2 (trap loaded with 10 Yb-171 + 10 Ba-138 ions) ✅
System Model H2 (H2-1, H2-2) Quantinuum מאמר מאמר מאמר ▣ Fig. 1 (racetrack surface-electrode trap, Yb-Ba crystals); §II ✅
Helios Quantinuum מאמר מאמר מאמר ▣ Fig. 1 (98-ion image in 2-D trap); §Ion species: qubit and coolant ✅
Helix architecture on Helios Quantinuum מאמר ▤ 🔎
Sol Quantinuum בלוג ▥ §How do we get there? ('Sol will offer hundreds of physical qubits'); roadmap figure under §What is Apollo? ✅
Montage (first-generation QaaS system, up to 50 qubits) Quantum Art דף מוצר ▣ Fig. 1 (architecture: RF-trapped ion crystal segmented by dynamic optical potentials); Fig. 4 (N=231 ions in S=6 cells) ✅
Perspective (1,000-qubit multi-core system) Quantum Art עיתונות ▣ Fig. 1 (architecture: RF-trapped ion crystal segmented by dynamic optical potentials); Fig. 4 (N=231 ions in S=6 cells) ✅
Aba|Qu 1.0 (Tiansuan-1, 天算1号) Qudoor (Guokaike) עיתונות עיתונות ▨ §Qudoor (ion trap quantum computers; full stack spans ion trap chips) ✅
XAPHIRO (QUDORA 50-qubit NFQC prototype for the DLR Quantum Computing Initiative) QUDORA Technologies ▣ Fig. 2 (energy levels of 9Be+ at 22.3 mT); §Results and discussion ✅
NFQC-1k QUDORA Technologies-led consortium (TU Braunschweig, Leibniz University Hannover, PTB, Forschungszentrum Jülich, NXP Semiconductors Germany, AQT Germany) עיתונות ▨ project paragraph (at least 1,000 physical qubits and 50 logical qubits) ✅
70-qubit ion quantum computer (FIAN / Rosatom roadmap) Lebedev Physical Institute (FIAN) and the Russian Quantum Center, Rosatom roadmap ▨ 🔎
QSCOUT (Quantum Scientific Computing Open User Testbed) Sandia National Laboratories מאמר מאמר דף מוצר ▦ ✅
2-D site-resolved ion simulator Tsinghua University (Duan group) מאמר מאמר ▣ Fig. 1 (experimental setup and 2D ion crystals); §Stable trapping of 2D ion crystals ✅
University of Innsbruck trapped-ion demonstrator (Institut für Experimentalphysik) University of Innsbruck מאמר מאמר מאמר ▣ Fig. 1c (3D model of ion-trap processor); Methods ✅
Innsbruck trapped-ion analog quantum simulator (up to 51 ions) IQOQI Innsbruck (Austrian Academy of Sciences) with the University of Innsbruck (M. Joshi, C. Roos) מאמר עיתונות ▤ §III; App. B (Experimental platform) ✅
Maryland / Duke Quantum Center (EURIQA lineage) University of Maryland / Duke University מאמר מאמר ▣ Fig. 1 (Bacon–Shor on 15-ion chain); Methods: Experimental implementation ✅
iQPU / UQConnect Universal Quantum עיתונות ▣ Fig. 3 (the ion-trap microchip modules); §Experimental set-up ✅

↗ 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.

File:Coulomb crystal 2D TEM.jpg — A camera image of about 22 trapped ions, each a blue spot of fluorescence, lying in single file at both ends and in a two-row zigzag in the middle; no scale bar is shown. Credited to Tanja Mehlstäubler (2026-08-05) and captioned as a 2D ion Coulomb crystal in a linear RF trap. It shows how mutual repulsion spaces the ions evenly; when many ions are squeezed along the trap axis the line buckles into a zigzag, changing the shared vibrations used for trapped-ion gates. “Coulomb crystal 2D TEM” by Tanja Mehlstäubler, commons.wikimedia.org/wiki/File:Coulomb_crystal_2D_TEM.jpg, CC BY SA 4.0 (creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

Fig. 1 — Figure 1: Experiment overview. (a) Cartoon of two ions in the trap with directions and wavelengths of incident laser beams in nm. All beam diameters… — A two-panel drawing: (a) a cartoon of two calcium ions, about 6 µm apart, in a linear ion trap, with laser beams labelled by wavelength; (b) the energy-level diagram of the 40Ca+ ion with its qubit definitions. It is Figure 1 of "Mid-circuit ground-state cooling and ancilla readout in the omg architecture" by Brudney, Burns, Gregory, Ritchie, Wineland, Allcock and O'Reilly. Notice the two qubit pairs, ground-state and metastable levels, which let some ions be cooled or read out while others keep their information shelved. “Fig. 1 — Figure 1: Experiment overview. (a) Cartoon of two ions in the trap with directions and wavelengths of incident laser beams in nm. All beam diameters are, in…” by Sean Brudney et al., arxiv.org/abs/2608.13181, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

File:Coulomb crystal 1D TEM.jpg — Camera image of a one-dimensional ion Coulomb crystal: about 22 trapped ions glowing as blue fluorescence spots in a single row, held in a linear radio-frequency trap. Recorded by Tanja Mehlstäubler, dated August 2026. Notice the spacing is slightly tighter at the centre than at the ends, as expected for mutually repelling ions in a harmonic trap; such chains form the qubit registers of trapped-ion quantum computers, one atom per spot. One spot near the left looks dimmer. “Coulomb crystal 1D TEM” by Tanja Mehlstäubler, commons.wikimedia.org/wiki/File:Coulomb_crystal_1D_TEM.jpg, CC BY SA 4.0 (creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

ion · layer 1 נושא הקיוביט · centrality 10.9 · demonstrated · since 1995 · updated 2026-09-30

יון אטומי לכוד

יונים בודדים של Yb⁺/Ba⁺/Ca⁺ במלכודות RF, הנשזרים דרך אופני תנועה משותפים; הקיוביט בעל הנאמנות הגבוהה ביותר והאיטי ביותר בשירות מסחרי.

Verdict. מובילת הנאמנות והפלטפורמה היחידה המריצה עשרות קיוביטים לוגיים מתוקנים, אך התפוקה נקבעת בידי ההובלה והקירור, לא בידי השערים; ההגדלה הדו-ממדית לא תוכח עד Sol (2027).

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

קיוביט של יון לכוד הוא יון אטומי בודד — איטרביום, בריום, סידן או סטרונציום — הכלוא בשדות RF ובשדות סטטיים מעל אלקטרודות במיקרו-ייצור, והלוגיקה שלו מקודדת ברמות על-דקות, ברמות זימן או ברמות אופטיות. יונים בשרשרת דוחים זה את זה, ולכן הם חולקים אופני תנועה מקוונטטים; כוח התלוי בספין הפועל על אופנים אלה הופך את התנועה לאפיק השוזר כל זוג. Cirac ו-Zoller הציעו זאת ב-1995; הקבוצה של Wineland ב-NIST הדגימה את השער הראשון באותה שנה, בין המצב הפנימי של יון אחד לבין תנועתו, ושערים בין שני יונים באו בעקבותיו ב-1998–2003. כל מה שמסחרי כיום הוא הרעיון הזה ועוד מיקרו-ייצור של אלקטרודות משטח.

תכונות (גרף הטכנולוגיות): זיקת הנושא 0.0 — טבעי לחלוטין, כל היונים זהים מכוח חוקי הפיזיקה, אין שונות ייצור שיש לכייל; זמן שזירה 10⁻⁴·² s (≈ 63 µs), דטרמיניסטית, ללא בישור; קריאה בפלואורסצנציה על מעבר מחזורי, ≈ 10 µs, לא-הורסת, ניתנת לביצוע באמצע המעגל; ניידות בהובלה פיזית — היונים מוסעים, לא מחווטים; בקרה אופטית, בטמפרטורת החדר; מבנה השגיאה כפי שהקוד רואה אותו: קוהרנטית, דליפה, פאולי; ייצור: מלכודות אלקטרודות משטח ברמת MEMS.

פיזיקה וגבולות

תדרי מלכודת של כמה MHz קובעים את השעון. צימוד ספין–תנועה גדל עם פרמטר למב–דיקה כפול עוצמת ההנעה, ולכן שער מהיר בהרבה ממחזור תנועה אחד מעורר את האופנים הלא נכונים או דורש הספק אופטי שמחזיר את הפיזור; שערים של µs עד מאות µs הם פשרה פיזיקלית, לא כשל הנדסי. הזיכרון הוא ההפך: במצבי שעון שאינם רגישים לשדה מגנטי, יון אחד שומר על קוהרנטיות יותר משעה D[104], חמישה עד שישה סדרי גודל יותר מקיוביט מוליך-על. שגיאת הסרק כמעט חינמית; זמן הסרק הוא מה שעולה.

הרצפה שייכת להנעה, לא לנושא: שערי לייזר נושאים רצפה בלתי ניתנת להפחתה של פליטה ספונטנית, ושגיאת שער דו-קיוביטי של 8.4(7)×10⁻⁵ בטמפרטורת דופלר ללא קירור למצב היסוד D[102] מראה שאפשר להסיר אותה. מה שנותר הוא חימום אנומלי מפני האלקטרודות, צפיפות אופנים ככל שהשרשראות מתארכות, והתנגשויות עם גז הרקע שמשנות את סדר השרשרת או פולטות ממנה יונים. האחרונה היא הבעיה הארכיטקטונית: מפענח שנבנה לרעש פאולי סטוכסטי רואה במקום זאת יונים שדולפים למכלולים מטא-יציבים או נעלמים. הדליפה קטנה דיה כדי לצטט אותה — 1.1×10⁻⁵ לכל קליפורד ב-Helios D[97] — אך היא מצוטטת בנפרד משום שאינה פאולי. מלכודות קריוגניות, קירור סימפתטי, קידודי מחיקה מטא-יציבים וואקום טוב יותר היו מזיזים את הרצפה.

מצב ההנדסה העדכני

המיטבי שהודגם והטיפוסי בקנה מידה התקרבו זה לזה במידה יוצאת דופן: Helios מריץ 98 קיוביטים של Ba⁺ בשגיאת שער דו-קיוביטי של 7.9×10⁻⁴ עם קישוריות של כל-לכל, בתוך סדר גודל אחד מהשיא. הפער הוא מהירות — השער ≈ 70 µs, אך שכבה ברוחב מלא אורכת ≈ 55 ms כשמביאים בחשבון מיון, הובלה וקירור מחדש; ההובלה היוותה ~60% מזמן הריצה ב-H2 D[97], [110].

טבלה

שנה	נתון	מי	תג+מפתח
2024-07	בקרה אלקטרונית מלאה, 10 קיוביטים / 7 אזורים: שער דו-קיוביטי 99.97(1)%	Oxford Ionics	D[257]fact
2025-10	שגיאת שער דו-קיוביטי 8.4(7)×10⁻⁵, ללא קירור למצב היסוד	Oxford Ionics / IonQ	D[102]fact
2025-11	Helios, 98 Ba⁺: שער דו-קיוביטי 7.9×10⁻⁴, SPAM 3.3–4.8×10⁻⁴, דליפה 1.1×10⁻⁵/קליפורד	Quantinuum	D[97]
2026-02	48 קיוביטים לוגיים מתוקנים ([[80,48,4]]), אי-נאמנות שער לוגי 1.0–1.2×10⁻⁴	Quantinuum	D[105]fact
2026-05	נפח קוונטי 32,768, LYNX בהרכבה במסד	AQT	C[128]
2026-06	זיכרון qLDPC בנקודת האיזון בתחום השגיאה: 3.95 ± 0.68 s (קוד אחד) לעומת 3.84 ± 0.48 s פיזי (עודכן בספטמבר 2026)	IonQ	D[109]fact

איבר השגיאה השולט בקנה מידה אינו השער: זו עלות הזזת היונים — עירור בהובלה, קירור מחדש, סידור מחדש — ועוד דליפה שהמפענח אינו יכול לספוג. הדגמות של קודים בקצב גבוה משליכות 75–97% מהריצות בעומק D[105].

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

המלכודות הן רכיבי צורן ברמת MEMS, לא ליתוגרפיה המגדירה את הקיוביט: היון מושלם, ולכן השונות בין פרוסות מתבטאת בגאומטריית האלקטרודות ובאיכות פני השטח, ולעולם לא בפיזור בין קיוביט לקיוביט. שני מפעלי ייצור חשובים. Infineon מפעילה פלטפורמת QPU ייעודית ב-Villach על פרוסות של 6 עד 12 אינץ' עם הצמדה אנודית של פרוסות; מלכודות הדור השלישי שלה מוסיפות אלקטרודות מחוץ למישור, שלפי הטענה מגבירות את הכליאה ~10×, ובין המשתמשים הנזכרים eleQtron (שלושה דורות), Oxford Ionics, Innsbruck ו-ETH Zurich C[320]. Honeywell מייצרת את המלכודות של Quantinuum בתוך הבית — Helios נושא 1,228 אלקטרודות D[97] — ומלכודת הרשת של Sol חזרה מהייצור ונמצאת בתיקוף C[123]; בנפרד, Infineon נכנסה לשותפות עם Quantinuum על מלכודות הדור הבא ב-2024-11 C[321]. Infineon היא נקודת כשל יחידה עבור IonQ/Oxford Ionics, eleQtron ו-Universal Quantum בבת אחת P[322] — וממנה בדיוק IonQ קונה את דרכה החוצה ברכישת SkyWater תמורת ≈ $1.8 B (נסגרה 2026-07-31) C[19].

הריכוזיות השנייה אופטית: TOPTICA (הכנסות > €140 M, ~600 עובדים) מספקת את רוב ניסויי היונים הגדולים, והקצה העל-סגול — 369 nm עבור Yb⁺ — הוא החלק המוגבל P[322]. חומרת הוואקום ומקורות האטומים הם סחורה; קישורים פוטוניים בין מודולים מחזירים תלות קריוגנית דרך גלאי SNSPD P[322]fact. כלכלת היחידה: AQT סיפקה מסד של 20 קיוביטים ל-LRZ / Munich Quantum Valley תמורת ≈ €9.8 M (2023-12-05, Bavarian Hightech Agenda) C[323] — ≈ €0.5 M לקיוביט, מערכת מוכנה להפעלה. החשיפה לפיקוח על יצוא עוברת דרך סיווגי ה-ECCN הקוונטיים של ארה״ב מספטמבר 2024; הסיווג של שבב מלכודת חשוף לא אומת כאן.

בקרה, קריאה ועומס הקלט-פלט

המיעון האופטי לכל יון הוא מה שנכשל בהגדלה ליניארית: Helios דורש לפחות שבעה אורכי גל של לייזר לצד 1,228 ערוצי הנעה של אלקטרודות D[97]. הקריאה זולה — פלואורסצנציה אל PMT או מצלמה בתוך ≈ 10 µs, לא-הורסת ומתאימה מטבעה לביצוע באמצע המעגל. דרישות ההשהיה מתונות: IonQ מניחה מחזורי סינדרום של 1–5 ms D[111], בתוך זמני הלוך-ושוב ברמת NVQLink C[324]fact.

החומה זזה עם N. ב-10³ היא מספר מקורות ההנעה ושטח השולחן האופטי; מחקר WISE טוען שמכונה של 1,000 יונים בקישוריות מלאה יכולה לפעול מ-~200 מקורות עם אלקטרוניקת מיתוג בתוך המלכודת, ב-40–2,600 שכבות שערים בשנייה S[325]fact — תכנון על הנייר, לא נבנה שבב. ב-10⁴ היא בין-מודולית: שזירה מרוחקת עומדת על 9.7 s⁻¹ על פני 2 m (נאמנות בל 96.9%) D[115] ועל 250 s⁻¹ במעבדה D[116], לעומת ~10⁴ s⁻¹ הנדרשים. ב-10⁶ היא שיעור התקינות והספק הלייזר. יצירת השערים ובקרת המיקרוגל שייכות לתקצירים הסמוכים.

תפקיד במחסנית

הנושא מזין שלוש ארכיטקטורות, כנושא הראשי של כל אחת מהן: יונים לכודים — QCCD (הובלה בין אזורים) (Quantinuum, Universal Quantum), יונים לכודים — מלכודת פאול ליניארית עם מיעון לייזר פרטני (Aria, Forte ו-Tempo של IonQ; AQT; Qudoor; Quantum Art) ו-יונים לכודים — בקרה אלקטרונית של הקיוביט (שערי מיקרוגל / RF) (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, QUDORA). הוא דורש מיקרו-ייצור של מלכודות אלקטרודות משטח והרכבה אופטית/מכנית, והוא התשתית לשער מולמר–סורנסן, לשער המיקרוגל האלקטרוני בשדה הקרוב, לקידוד המחיקה המטא-יציב "omg", להסעה, לגילוי בפלואורסצנציה ולקישור יון–פוטון. הוא אינו מחליף שום דבר ואינו מתנגש בשום דבר: היונים הם עמודה סגורה בפני עצמה, ולכן מעבר ממנה הוא מוחלט — מעל הנושא לא שורד דבר מלבד המהדר.

שעון נגזר = סכום סבב הסינדרום: שכבות שערים + הובלה + קריאה + איפוס. בארכיטקטורת QCCD ההובלה שולטת: ≈ 9.7×10⁻³ s לסבב, מתוכם 9.0 ms הובלה, לעומת ≈ 5.5×10⁻² s לשכבה ברוחב מלא D[97], [110]. בארכיטקטורת השערים האלקטרוניים הסבב ≈ 1.5×10⁻³ s, ונקבע בידי שכבות השערים D[102]. הפער הזה, פי שישה, הוא המספר המגדיר של הפלטפורמה. משבצת ריקה סמוכה: שכבת הנעה קריוגנית המשולבת בשבב למלכודות יונים — המקבילה ל-SFQ/CMOS קריוגני — אין לה עדיין מאכלס ברמת מוצר.

ראיות — כיצד נמדדו המספרים

המספרים הדו-קיוביטיים הבולטים מגיעים מגרסאות של בחינת ביצועים אקראית. שיא ה-8.4(7)×10⁻⁵ הוא RB עם דליפה לתת-מרחב על זוג יונים אחד בטמפרטורת דופלר, לא נתון של ההתקן כולו, והטקסט הזמין אינו מציין משך שער D[102]. הנתון 7.9×10⁻⁴ של Helios הוא נתון ממוצע של ההתקן, העקבי עם הניסוח בדוח הרווחים, "99.921%" C[123]. נפח קוונטי ו-#AQ הם מדדים מורכבים שהגדירו הספקים, ללא פרוטוקול שחזור C[98], [99]. יתרה מזו, RB רץ במצב סטטי, ולכן הסעה וקירור מחדש אינם נראים בשגיאות השער המצוטטות. התוצאות הלוגיות כוללות שיעור קבלה (0.62(2) D[105]), ונקודת האיזון של IonQ נמדדה בבחירה בדיעבד של דליפה D[109]; אף אחת מהן אינה בלתי מותנית. אף פלטפורמת יונים לא פרסמה הגדלה במרחק מהסוג של Λ.

סתירות. משך השער האלקטרוני הוא 225.8 µs (2025) או ≈ 120 µs (2024) בגרף הטכנולוגיות, ואינו מצוין בתמצית של 2025 — לא אומת. הטענה של Quantinuum ל"נאמנות לוגית של כמעט חמש תשיעיות עם משפחה חדשה של קודים לתיקון שגיאות" C[123] מקדימה את אי-נאמנות השער הלוגי שפורסמה, 1.0–1.2×10⁻⁴ D[105]; משפחת הקודים לא פורסמה, ולכן ערך ה-D עומד בעינו. Tempo של IonQ משווק ב-"99.9%" וב-#AQ 64 ללא זמני שער שפורסמו C[99], [326].

הדוח הראשי מביא את זמני שער מולמר–סורנסן של IonQ Forte בשרשראות של 30+ יונים (550–883 µs, חציון 672 µs; שער חד-קיוביטי 110 µs) ללא מקור ממוספר. לא פורסם: סיווג הפיקוח על יצוא של שבב מלכודת יונים חשוף ולא מאוכלס לפי סיווגי ה-ECCN הקוונטיים של ארה״ב מספטמבר 2024 (משפחת 4A906) ולפי הפיקוח הלאומי של בעלות הברית; סכום מימון, תאריך, שווי או מספר קיוביטים כלשהם של Qudoor (AbaQ, 32+ פטנטים לפי טענתה), ספקית מלכודות היונים הסינית היחידה הנזכרת במקורות 2026; אספקה, אבן דרך או תוצאת נאמנות כלשהן במסגרת חוזה ה-DLR של Universal Quantum בסך €67 M נכון ל-2026-09-03; סבב גיוס הון עם סכום ותאריך מוצהרים של AQT או של QUDORA Technologies (Braunschweig; חברת בת בטוקיו נפתחה 2026-05); וההזמנות, צבר ההזמנות, מכירות יחידות Helios או שמות הלקוחות של Quantinuum, שאינם בהודעתה לרבעון השני של 2026.

שחקנים וכלכלה

מי.

ארגון	תפקיד	מדינה	מה בדיוק הם עושים	ראיות
Quantinuum	מפתח	ארה״ב/בריטניה	שערי לייזר ב-QCCD; Helios, 98 קיוביטים, 48 קיוביטים לוגיים; Sol, Apollo	D[105]
IonQ	מפתח	ארה״ב	שרשראות ארוכות ועוד השערים האלקטרוניים של Oxford Ionics; נקודת איזון ב-qLDPC; בעלת SkyWater	D[109]
Honeywell	ספק	ארה״ב	ייצור MEMS עצמי של מלכודות Quantinuum; בעלת מניות עוגן	C[122]
Infineon Technologies	ספק	אוסטריה/גרמניה	מפעל ייצור מסחרי למלכודות יונים, Villach, 6–12″, מלכודות דור 3	C[320]
AQT	מפתח	אוסטריה	מערכות יונים בהרכבה במסד 19″; QV 32,768; התקנה ב-LRZ	C[323]
eleQtron	מפתח	גרמניה	בקרת יונים במיקרוגל; המדגים QSea I של DLR; צבר הזמנות €54 M	G[327]
Quantum Art	מפתח	ישראל	ארכיטקטורת יונים לכודים מרובת ליבות; סבב A בסך $140 M	P[125]
Universal Quantum	מפתח	בריטניה	מכונת מלכודות מודולרית במסגרת חוזה DLR בסך €67 M; לא סופק דבר	P[328]
Tsinghua University	מחקר	סין	סימולציה אנלוגית בגביש דו-ממדי של 512 יונים; זיכרון בסדר גודל של שעה	D[121]
Qudoor	מפתח	סין	מערכות מלכודות יונים AbaQ וענן; 32+ פטנטים לפי טענתה	P[302]

כספים.

2022-11-02 · Universal Quantum · חוזה DLR · €67 M · הוכרז P[328]fact
2023-12-05 · AQT · חוזה, מערכת של 20 קיוביטים עבור LRZ · ≈ €9.8 M · Bavarian StMWK/StMWi · נסגר C[323]
2025-11-06 · IonQ, Quantinuum · שלב B של DARPA QBI · עד $15 M לכל אחת · נבחרו G[65]fact
2025-10-12 · IonQ · הון מניות · $1.0 B + $2.0 B לפי $93/מניה · נסגר fact
2025-09-04 · Quantinuum · סבב גיוס · $600 M לפי שווי של $10 B לפני הכסף · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · נסגר G[122]fact
2025-09-17 · IonQ · מיזוג ורכישה של Oxford Ionics · $1.075 B · נסגר C[18]fact
2026-04-27 · Quantum Art · הרחבת סבב A · $100 M → $140 M · נסגר P[125]fact
2026-05-05 · eleQtron · סבב A · €57 M · צבר הזמנות €54 M · נסגר C[128]fact
2026-06-03 · Quantinuum · הנפקה ראשונית לציבור, Nasdaq QNT · $1.68 B ברוטו לפי $60/מניה · נסגרה G[123]fact
2026-07-31 · IonQ · מיזוג ורכישה של SkyWater · ≈ $1.8 B · נסגר C[19]fact
2026-06-30 · הכנסות הרבעון השני של שנת הכספים 2026 · Quantinuum: $8.0 M, מזומנים $2.1 B, תחזית החברה $28–32 M; IonQ: $80.1 M, מזומנים $3.0 B, תחזית החברה $280–290 M C[123], [326]

שוק ושרשרת אספקה. כסף הציוד נמצא אצל TOPTICA, Infineon וספקי ואקום סחורתיים; סיכון הריכוזיות ממשי בשני מקומות בלבד — לייזרים על-סגולים ומפעל הייצור של Infineon, שעליו נשענים שלושה מפתחים שאחרת אינם תלויים זה בזה P[322]. לעומת ≈ €9.8 M למסד של 20 קיוביטים C[323], הכנסות מגזר היונים הן בערך מערכת גדולה אחת לרבעון ועוד גישה בענן. יעדים משלמים: G1 (הסימולטור של Tsinghua), G2 ו-G5 (ענן), G3 (הקיוביטים הלוגיים של Helios, זיכרון ה-qLDPC של IonQ), G7 (המסדים של AQT, צבר ההזמנות של eleQtron), G6 באב-טיפוס. G4 ממומן בידי שוקי ההון ו-DARPA, לא בידי לקוחות.

קניין רוחני ותקנים. משפחות מוכרות: בקרת הקיוביטים האלקטרונית של Oxford Ionics וארכיטקטורת המיתוג בתוך המלכודת WISE S[325]; פטני הצמתים ומלכודות הרשת של Honeywell/Quantinuum ל-QCCD, העומדים מאחורי החלפת יונים ב-2.5 kHz והובלה ב-4 m/s D[113]; תהליך האלקטרודות התלת-ממדיות בהצמדה אנודית של Infineon C[320]; תיק הגלאים של ID Quantique, כיום בבעלות IonQ C[19]. לא נמצאה ספירת פטנטים מתוארכת הייחודית ליונים ממאגר נתונים מזוהה; הסקירה של PatSnap שפורסמה ב-2026-06-30 מונה ל-IonQ 546 משפחות פטנטים קוונטיים, במקום השמיני בין בעלי הפטנטים, אך אינה מפרידה שורה ליונים לכודים Pfact. אין תקן ייחודי ליונים.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. Quantinuum: Helios (הובטח 2024-09-10 · ל-2025 · הושק 2025-11-05) fact; Sol (הובטח 2024-09-10 · ל-2027 · שבב המלכודת יוצר ונמצא בתיקוף); Apollo (ל-2029 · "לפי לוח הזמנים", אבות-טיפוס בלבד) C[123]. אמינות גבוהה — התאריכים שהובטחו עמדו — מלבד משפחת הקודים של חמש התשיעיות שלא פורסמה. IonQ: 4,000 קיוביטים (הובטח ב-2020 · ל-2026 · החטאה של ~40×) P[132]; 256 קיוביטים ב-99.99% (הובטח 2025-06-13 · ל-2026 · נדחה למחצית הראשונה של 2027) R[132]; 10,000 על שבב אחד (ל-2027 · לא פורסמו נתוני חימום או נתוני חיבור בין-מודולי של מלכודת דו-ממדית). אמינות מעורבת: הפיזיקה ניתנת לביקורת עמיתים, לוחות הזמנים לא. AQT מספקת את שיאי ה-QV שלה בזמן; Universal Quantum לא הכריזה על דבר במסגרת החוזה שלה מ-2022 P[328].

פרשנות אסטרטגית. אם היונים ינצחו, Honeywell ו-Infineon ילכדו רנטה מבנית — האחת באמצעות אינטגרציה אנכית שאיש אינו יכול להעתיק, השנייה כמפעל הייצור המסחרי היחיד למלכודות — ו-TOPTICA תהפוך לצוואר הבקבוק. רכישת SkyWater בידי IonQ הופכת תלות בספק לנכס בבעלות: הימור על כך שייצור המלכודות, ולא הפיזיקה של הקיוביט, הוא המשאב הנדיר. איום התחליף אינו המעגלים מוליכי-העל (שעון מהיר יותר, נאמנות נמוכה יותר) אלא האטומים הניטרליים: אותו נושא טבעי, אותה הנדסה עתירת אופטיקה, כבר אלפי אתרים, ונאמנות ההולכת ומשתווה. כוח המיקוח עדיין בידי ספקי הפלטפורמות: יחידת הקוונטים של Infineon היא שגיאת עיגול בתוך חברה של €15 B P[322], ואינה יכולה לתמחר כמונופול.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר אם: Sol יסופק ב-2027 עם ≥ 192 קיוביטים פיזיים על מלכודת רשת דו-ממדית וגם זמן שכבה שפורסם טוב מ-≈ 55 ms; ספק יונים כלשהו מפרסם הגדלה עם Λ > 1 לאורך d = 3→5→7; השזירה המרוחקת עוברת את 10³ s⁻¹. להוריד בדרגה אם: IonQ לא הציגה 256 קיוביטים ב-99.99% עד סוף 2027 (כבר נדחה פעם אחת); Sol אינו משפר את זמן השכבה; או שמשפחת הקודים של חמש התשיעיות לא תפורסם גם כעבור שנה.

התרחיש הטוב ביותר עד 2029: Apollo מגיע עם מאות קיוביטים לוגיים ב-10⁻⁶–10⁻¹⁰ והיונים שולטים בסבילות המוקדמת לתקלות, וגירעון השעון נספג באלגוריתמים הזקוקים לעומק. התרחיש הגרוע ביותר: ההגדלה הדו-ממדית מכפילה את עלות ההובלה במקום לפזר אותה, זמן השכבה נשאר בעשרות מילישניות, והיונים הופכים למכשיר בעל נאמנות גבוהה ותפוקה נמוכה למחקר תיקון שגיאות, בזמן שהאטומים הניטרליים והמעגלים מוליכי-העל לוקחים את הנפח.

שאלות פתוחות: האם החימום במלכודת רשת גדל עם מספר האזורים או עם שטח האלקטרודות? האם אפשר להמיר דליפה למחיקה מהר מספיק כדי שהמפענחים יפסיקו לשלם עליה? מהו המשך האמיתי של השער האלקטרוני ברוחב מלא? האם שזירה מרוחקת של 10⁴ s⁻¹ ניתנת להשגה בכלל? מי יהיה מקור אספקה שני ל-Infineon?

מקורות

[18] IonQ, “IonQ Completes Acquisition of Oxford Ionics, Rapidly Accelerating Its Quantum Computing Roadmap,” Sep. 17, 2025. [Online]. Available: https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum [C]
[19] IonQ, “IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology,” Jul. 31, 2026. [Online]. Available: https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology [C]
[65] DARPA, “Stage B selection,” Nov. 6, 2025. [Online]. Available: https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection [G]
[97] A. Ransford et al., “A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity,” Nature, vol. 655, no. 8121, pp. 81–86, Jun. 2026, doi: 10.1038/s41586-026-10676-4. arXiv:2511.05465. [D]
[98] Quantinuum, “Quantum Volume.” [Online]. Available: https://www.quantinuum.com/glossary-item/quantum-volume [C]
[99] IonQ, “IonQ Forte: High-Performance Commercial Quantum Computer.” [Online]. Available: https://www.ionq.com/quantum-systems/forte [C]
[102] A. C. Hughes et al., “Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-state cooling,” arXiv:2510.17286, Oct. 2025. [D]
[104] P. Wang et al., “Single ion-qubit exceeding one hour coherence time,” Nat. Commun., vol. 12, Art. no. 233, Jan. 2021, doi: 10.1038/s41467-020-20330-w. arXiv:2008.00251. [D]
[105] S. Dasu et al., “Computing with many encoded logical qubits beyond break-even,” arXiv:2602.22211, Feb. 2026. [D]
[109] E. Tham et al., “Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes,” arXiv:2606.06455, Jun. 2026. [D]
[110] S. A. Moses et al., “A Race Track Trapped-Ion Quantum Processor,” Phys. Rev. X, vol. 13, Art. no. 041052, Dec. 2023, doi: 10.1103/PhysRevX.13.041052. arXiv:2305.03828. [D]
[111] M. Ye, A. Maksymov, and N. Delfosse, “Real-time decoder for a MegaQuOp quantum computer using a single CPU,” arXiv:2608.25027, Aug. 2026. [D]
[113] R. D. Delaney et al., “Scalable Multispecies Ion Transport in a Grid-Based Surface-Electrode Trap,” Phys. Rev. X, vol. 14, Art. no. 041028, Nov. 2024, doi: 10.1103/PhysRevX.14.041028. arXiv:2403.00756. [D]
[115] D. Main et al., “Distributed quantum computing across an optical network link,” Nature, vol. 638, no. 8050, pp. 383–388, Feb. 2025, doi: 10.1038/s41586-024-08404-x. [D]
[116] J. O'Reilly et al., “Fast photon-mediated entanglement of continuously-cooled trapped ions for quantum networking,” Phys. Rev. Lett., vol. 133, Art. no. 090802, Aug. 2024, doi: 10.1103/PhysRevLett.133.090802. arXiv:2404.16167. [D]
[121] S.-A. Guo et al., “A site-resolved two-dimensional quantum simulator with hundreds of trapped ions,” Nature, vol. 630, no. 8017, pp. 613–618, May 2024, doi: 10.1038/s41586-024-07459-0. [D]
[122] Honeywell, “Honeywell Announces $600 Million Capital Raise for Quantinuum at $10B Pre-Money Equity Valuation to Advance Quantum Computing at Scale,” Sep. 4, 2025. [Online]. Available: https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale [C]
[123] Quantinuum, “Quantinuum Announces Pricing of Upsized Initial Public Offering,” Jun. 3, 2026. [Online]. Available: https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering [C]
[125] M. Abdel-Kareem, “Quantum Art Extends Series A to $140M to Scale Trapped-Ion Architecture,” Quantum Computing Report, Apr. 27, 2026. [Online]. Available: https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ [P]
[128] Alpine Quantum Technologies GmbH, “AQT Sets New European Industry Standard: Introducing the ‘LYNX’ Series with Record-Breaking Quantum Volume,” AQT, May 5, 2026. [Online]. Available: https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/ [C]
[132] IonQ, “IonQ's Accelerated Roadmap: Turning Quantum Ambition into Reality,” Jun. 13, 2025. [Online]. Available: https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality [P]
[257] C. Löschnauer et al., “Scalable, High-Fidelity All-Electronic Control of Trapped-Ion Qubits,” PRX Quantum, vol. 6, no. 4, Art. no. 040313, Oct. 2025, doi: 10.1103/h4wk-v31j. arXiv:2407.07694. [D]
[302] M. U. Rehman, “Top Chinese Quantum Computing Companies in 2026,” The Quantum Insider, May 15, 2026. [Online]. Available: https://thequantuminsider.com/2026/05/15/10-plus-companies-leading-the-quantum-technologies-race-in-china/ [P]
[320] Infineon Technologies AG, “Trapped ion quantum computing.” [Online]. Available: https://www.infineon.com/promo/trapped-ions [C]
[321] Quantinuum, “Infineon and Quantinuum announce partnership to accelerate quantum computing towards meaningful real-world applications,” Nov. 19, 2024. [Online]. Available: https://www.quantinuum.com/press-releases/infineon-and-quantinuum-announce-partnership-to-accelerate-quantum-computing-towards-meaningful-real-world-applications [C]
[322] M. Ivezic, “The Optical Table's Hidden Supply Chain: Who Really Wins If Trapped-Ion Quantum Computing Wins,” PostQuantum.com, Oct. 1, 2025. [Online]. Available: https://postquantum.com/quantum-ecosystem/trapped-ion-quantum-ecosystem/ [P]
[323] AQT, “AQT lands million euro contract,” Dec. 5, 2023. [Online]. Available: https://www.aqt.eu/aqt-lands-million-euro-contract/ [C]
[324] S. Caldwell et al., “NVIDIA NVQLink Architecture Integrates Accelerated Computing with Quantum Processors,” NVIDIA Technical Blog, Nov. 17, 2025. [Online]. Available: https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ [C]
[325] M. Malinowski, D. Allcock, and C. Ballance, “How to Wire a 1000-Qubit Trapped-Ion Quantum Computer,” PRX Quantum, vol. 4, no. 4, Art. no. 040313, Oct. 2023, doi: 10.1103/PRXQuantum.4.040313. arXiv:2305.12773. [S]
[326] IonQ, “IonQ Announces Record Second Quarter 2026 Revenues, Growing 287% YoY,” Aug. 5, 2026. [Online]. Available: https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy [C]
[327] German Aerospace Center (DLR), “QSea I – Quantum computer demonstrator with 10 ion trap qubits,” DLR Quantum Computing Initiative. [Online]. Available: https://qci.dlr.de/en/qsea-i/ [G]
[328] A. Ingall, “German government tasks Sussex spin-out with building a powerful quantum computer in €67M contract,” University of Sussex Broadcast, Nov. 2, 2022. [Online]. Available: https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/59206 [P]