→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

קריאת שטף באמצעות QFP / אוגרי הזזה SQUID (מחשבי הרפיה) ro_fluxro

בסוף ההרפיה מצב הזרם המתמיד של כל קיוביט שטף ננעל בפרמטרון שטף קוונטי ומועבר כביט קלאסי אל גלאי — dc SQUID, או ב-Advantage מיקרו-מהוד בריבוב תדרים בשולי השבב; אף קיוביט אינו מצומד למהוד קריאה.

קריאת שטף באמצעות QFP / אוגרי הזזה SQUID (מחשבי הרפיה)

ro_fluxro · שכבה 6 קריאה · הודגם · מאז 2011
פתח במפה

הקריאה הייחודית למחשב ההרפיה: מצב השטף הסופי של כל קיוביט ננעל בפרמטרון שטף קוונטי ומוזרם בקצב השעון דרך אוגרי הזזה על השבב אל קווים ספורים — אלפי קיוביטים נקראים בכל הרפיה; אף קיוביט אינו מצומד למהוד (אוגרי ההזזה מסתיימים במיקרו-מהודים בריבוב תדרים בשולי השבב).

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[607] K. Boothby et al., “Architectural considerations in the design of a third-generation super… · 2021
[608] A. J. Berkley et al., “A scalable readout system for a superconducting adiabatic quantum o… · 2010
[609] R. Harris et al., “Experimental demonstration of a robust and scalable flux qubit,” Phys. … · 2010
[430] P. I. Bunyk et al., “Architectural considerations in the design of a superconducting quant… · 2014
[612] J. D. Whittaker et al., “A frequency and sensitivity tunable microresonator array for high… · 2015

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא
מיוצר
(b) זמן · שזירה
—
(c) קריאה
תפסן שטף (QFP/SQUID) · 100 µs · הרסנית · ללא mid-circuit
(d) ניידות
—
(e) בקרה
חשמלית בתדר נמוך @ שלב המיליקלווין
(f) מבנה השגיאה
פאולי סטוכסטית
(g) ייצור
ליתוגרפיה של מוליכי-על

מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות

אין תכונות מתוארכות

קריאה של השבב כולו אורכת 17–235 µs ומסיימת את הדגימה; אין זו מדידה באמצע המעגל.

שחקנים ויעדים — ביאורים

מחשב הרפיה קוונטית — קיוביטי שטף — D-Wave · G1 G5

קשתות

דורשת: קיוביט שטף rf-SQUID (מחשב הרפיה), קריאה דיספרסיבית במיקרוגל (+TWPA, מסנן פרסל), ריבוב DAC-שטף על השבב
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 3 מכונות (3 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. 7 — Figure 7(a) Schematic (perspective view) of 2.5-dimensional flux qubit using flip-chip bonding for coupling between a quantum flux parametron (QFP)1…
Three-panel figure: (a) a perspective drawing of a flux qubit split across two flip-chip-bonded chips joined by bumps and coupled to a quantum flux parametron (QFP), with optical micrographs of the readout (dc SQUID and QFP) on chip 1 and of the qubit and its bias lines on chip 2; (b) a photograph of the bonded chip stack wire-bonded in its package (2 mm scale bar); (c) the measured state-transition probability versus local bias current at 4.2 K. It is Figure 7 of a 2024 Scientific Reports article by Saida, Makise and Hidaka. It shows QFP flux readout, the readout family of quantum annealers. “Fig. 7 — Figure 7(a) Schematic (perspective view) of 2.5-dimensional flux qubit using flip-chip bonding for coupling between a quantum flux parametron (QFP)16 and a…” by Saida, Daisuke; Makise, Kazumasa; Hidaka, Mutsuo, www.nature.com/articles/s41598-024-65086-1, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 5 — Figure 5Micrograph of the AQFP-based XSR circuit for n = 4, which corresponds to the circuit shown in Fig. 3a. The circuit was fabricated using the…
Optical micrograph (200 µm scale bar) of a superconducting circuit built from adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP) logic, with labelled blocks of true random number generators, shift registers and XOR gates, current inputs on the left and voltage outputs on the right. It is Figure 5 of a 2022 Scientific Reports article by Luo, Chen, Yoshikawa and Takeuchi; the caption says it was fabricated in the HSTP process. It is classical superconducting logic, but its chains of flux-parametron cells are the same kind of shift register that quantum annealers use to read out qubit states. “Fig. 5 — Figure 5Micrograph of the AQFP-based XSR circuit for n = 4, which corresponds to the circuit shown in Fig. 3a. The circuit was fabricated using the HSTP.” by Luo, Wenhui; Chen, Olivia; Yoshikawa, Nobuyuki; Takeuchi, Naoki, www.nature.com/articles/s41598-022-24230-5, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
File:D-Wave-Washington-1000Q.jpg
A close-up photograph of a square processor chip named WASHINGTON, wire-bonded into a gold-plated holder on a green circuit board, with traces running out to fine-pitch connectors. Credited to Mwjohnson0 (2015-11-02); the caption identifies it as the D-Wave TwoX 1000-qubit quantum annealing processor, introduced in 2015 with 128,472 Josephson junctions. The pinkish grid in the centre is the repeated array of superconducting flux-qubit cells; the ring of hundreds of wire bonds shows how many control lines such a chip needs. “D-Wave-Washington-1000Q” by Mwjohnson0, commons.wikimedia.org/wiki/File:D-Wave-Washington-1000Q.jpg, CC BY SA 4.0 (creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
ro_fluxro · layer 6 קריאה · centrality 3 · demonstrated · since 2011 · updated 2026-09-30

קריאת שטף באמצעות QFP / אוגרי הזזה SQUID (מחשבי הרפיה)

בסוף ההרפיה מצב הזרם המתמיד של כל קיוביט שטף ננעל בפרמטרון שטף קוונטי ומועבר כביט קלאסי אל גלאי — dc SQUID, או ב-Advantage מיקרו-מהוד בריבוב תדרים בשולי השבב; אף קיוביט אינו מצומד למהוד קריאה.

Verdict. בשלה לתפקידה היחיד — 17–101 µs לקריאה ושגיאה ≤10⁻³ לקיוביט ב-Advantage2, לפי נתוני D-Wave עצמה — אך מסיימת מעצם בנייתה: נכון ל-2026-09-26 אף מחשב הרפיה אינו קורא באמצע לוח הזמנים, ולא נמצאו ארכיטקטורת קריאה של Advantage2 או שיטה לשגיאת הקריאה שפורסמו.

Key references

QFP = פרמטרון שטף קוונטי, תפסן שטף מסוג rf-SQUID; dc SQUID = אינטרפרומטר בעל שני צמתים המשמש גלאי מיתוג; Φ-DAC = ממיר ספרתי-אנלוגי של שטף על השבב; FASTR = מיקרו-מהוד מוליך-על רגיש לשטף; CSFQ = קיוביט שטף עם קבל מקבילי; G1–G7 = מחלקות היעדים של הדוח (ראו "שחקנים וכלכלה").

זהות ומוצא

מחשב הרפיה זקוק למדידה אחת, בבסיס אחד, פעם אחת. בסוף לוח הזמנים איבר המנהור A(s) זניח, וכל קיוביט שטף rf-SQUID התמקם באחד משני מצבי הזרם המתמיד C[607]; הטכנולוגיה קוראת את השטף הקלאסי הזה. QFP המצומד לכל קיוביט נועל את הסימן שלו, ברגישות שטף הרחק מעבר למה שנותנת השראות הדדית מעשית ל-dc SQUID D[608]. השושלת היא של D-Wave: קיוביט rf-SQUID "עמיד וניתן להגדלה" D[609], קריאה של 128 קיוביטים בתפסן ועוד dc SQUID D[608], וב-Advantage אוגרי הזזה QFP המזינים מיקרו-מהודים בשוליים C[607]. תכונות: מנגנון שטף, מיוצרת, מסיימת ללא קריאה באמצע המעגל, בקרה בתדר נמוך בשלב ה-mK, שגיאת היפוך ביט (פאולי).

פיזיקה וגבולות

הקריאה מבחינה בין שני מצבי שטף הנבדלים מקרוסקופית, לא בין שני תדרי מיקרוגל. המחסום של ה-QFP מורם בזמן ששטף הקיוביט מטה את הפוטנציאל שלו, ולכן הוא מתייצב בבור המועדף, ואות קטן הופך למצב נעילה מלא G[608]. התפסן עמיד בפני פולסי הזרם של dc SQUID ממתגים, ולכן אפשר לקרוא אותו שוב ושוב כדי לגבור על מיתוג סטוכסטי: שגיאת קריאה חד-קיוביטית <10⁻⁶, ו-8×10⁻⁵ במערכת של 128 קיוביטים בממתח נעילה מיטבי D[608]. הרצפה יושבת לפני התפסן: היפוכים במהלך ההקפאה נקראים בנאמנות כתשובות שגויות, ואף מדד קריאה אינו מפריד ביניהם S.

"הורסת" כאן פירושו מסיימת ולא הורסת-מצב: עם reinitialize_state = False כל הרפיה הפוכה "מאותחלת מהמצב הסופי של הקיוביטים לאחר המחזור הקודם" C[610]. קריאה דיספרסיבית (ro_disp) הייתה דורשת מהוד לכל קיוביט והסטות תדר קוהרנטיות תלויות-מצב, עבור אלפי קיוביטים בממתח כמעט-סטטי הנקראים פעם אחת S. הגרסה של מחשב ההרפיה הקוהרנטי מציבה QFP, כמבודד וכמגבר, לפני מהוד בעל Q נמוך (Qₑ = 760): נאמנות של 98.6% ב-80 ns, 99.6% ב-1 µs על CSFQ D[611].

מצב ההנדסה העדכני

טבלה
שנה נתון מי תג+מפתח
2009-05 קריאת XY של 128 קיוביטים: N תפסנים, N dc SQUID, 2√N + 2 קווי ממתח; שגיאת מערכת 8×10⁻⁵ D-Wave D[608]
2010-04-07 קיוביט שטף rf-SQUID "עמיד וניתן להגדלה" D-Wave D[609]
2014-01 מעבד של 512 קיוביטים; הקריאה נדחתה ל"פרסום עוקב" D-Wave D[430]
2015-09 גלאי מיקרו-מהוד ברי-כוונון, >1,000 לקו אפשריים D-Wave D[612]
2020 קריאת מהוד מבודדת-QFP של CSFQ, 98.6% ב-80 ns Northrop Grumman D[611]
2021-08 Advantage: אוגרי הזזה QFP, ~10 Mbit/s לנתיב, FASTR בריבוב תדרים D-Wave C[607]
2026-09 Advantage2_system1, 4,575 קיוביטים: 17–101 µs לקריאה, שגיאת קריאה ≤0.001 D-Wave C[613]

הזמן העליון לקריאה ירד מ-235 µs ב-Advantage_system4 (5,627 קיוביטים) ל-101 µs ב-Advantage2_system1 C[613]; הוא "עשוי להשתנות בהתאם לגודל הבעיה" C[614]. האיבר השולט: זמן לדגימה, לא שגיאה.

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

השרשרת בנויה בתהליך הרב-שכבתי של מוליכי-העל של המעבד עצמו: אוגרי הזזה QFP רצים לאורך נתיבים אופקיים ואנכיים מהקיוביטים אל שולי השבב, שם יושבים המיקרו-מהודים C[607]. הקריאה אינה מוסיפה פיסה, חיבור או מפעל ייצור משלה; סיכון התקינות שלה הוא של המעבד S. רכיב המיקרוגל היחיד הוא המערך שבשוליים, הנקרא במקביל בריבוב תדרים C[607], מחלקת גלאים המתרחבת מעבר ל-1,000 לקו D[612].

בקרה, קריאה ועומס הקלט-פלט

הטכנולוגיה שומרת על קלט-פלט תת-ליניארי במחשב ההרפיה. סכמת ה-XY של Berkley דרשה 2√N + 2 קווי ממתח — ~25 ל-128 קיוביטים, ~137 אם מיישמים אותה על 4,575 S[608]; Advantage מוותר על גלאים לכל קיוביט ומזיז ביטים החוצה ב-~10 Mbit/s לנתיב C[607]. הזמן הוא המחיר: לדגימה Ts/R ≈ Ta + Tr + Td; בדוגמה המחושבת של D-Wave ההרפיה 20.0 µs, הקריאה 39.76 µs, ההשהיה 21.02 µs, ותכנות של 15.9 ms לכל משימה C[614]. בבעיה מלאה, הקריאה היא ~56% מכל דגימה ב-Advantage2_system1 (Tr ≤ 101 µs, Td = 60.6 µs) ו-~85% ב-Advantage_system4 (235 µs, 20.5 µs) S[613]. זמן קריאת השבב כולו של האטלס, מילישניות (t = −3), מפריז פי 4–60; המילישניות מצטברות לכל משימה S[613].

תפקיד במחסנית

בארכיטקטורה "מחשב הרפיה קוונטית — קיוביטי שטף" (anneal) הטכנולוגיה ממלאת את משבצת 6 לצד ro_disp; משבצות 7–9 ריקות. היא דורשת קיוביטי שטף הננעלים ב-QFP (fluxq) ואוגרי הזזה ו-DAC על השבב (ct_fluxdac); אין לה קשת מספקת, שכן המוצר שלה הוא הדגימה הקלאסית; ro_disp היא התחליף המוצהר שלה (קריאה דיספרסיבית לעומת קריאה בתפסן שטף). מכונות במרשם: Advantage (ראשית, ✅), Advantage2 (ראשית, 🔎); AQPU של Qilimanjaro (10 קיוביטי פלוקסוניום אנלוגיים, שנחנך ב-BSC במאי 2026) אינו ביניהן, והקריאה שלו לא נחשפה. הפער G-fluxro בפנקס הפערים קיבל מענה — D-Wave אינה קוראת קיוביטים דיספרסיבית — אך "אין מהוד דיספרסיבי בשום מקום" מפריז: המיקרו-מהודים שבשולי Advantage קוראים את ביטי אוגרי ההזזה C[607]. ro_disp שייכת לארכיטקטורה זו רק עבור ההכלאה של QFP ועוד מהוד D[611].

ראיות — כיצד נמדדו המספרים

D-Wave מפרסמת את שגיאת הקריאה כחסם, ≤0.001 בכל מערכת Advantage ו-Advantage2 ברשימה, ללא ציון שיטה C[613]; בחסם זה דגימה של 4,575 קיוביטים נושאת בתוחלת ≤4.6 ביטים הפוכים S[613]. השיטה היחידה שפורסמה ונמצאה היא זו של Berkley, שגיאה הנמדדת כנגד ממתח הנעילה D[608]. ללא קריאה באמצע ההרפיה אין סבב סינדרום: כל קוד מפוענח פעם אחת, מהדגימה הסופית, וההפחתה הוא בדיעבד — קריאות חוזרות והתמרות היפוך ספין בתוכנה C[610]. דרגות במרשם: שני התאים של D-Wave מצטטים את arXiv:0905.0891 Fig. 1 (🔎), שתמציתו מאשרת את שרשרת התפסן–dc SQUID, אך עבור תכנון XY של 128 קיוביטים; Boothby ועמיתיו מתאים ל-Advantage, דף תכונות הפותר ל-Advantage2. התא של Qilimanjaro מצטט דף של D-Wave.

ההרפיה של 20 µs היא הדוגמה המחושבת של התיעוד, לא ברירת מחדל מאושרת של הפותר, והפרש ההשהיה 60.6 µs לעומת 20.6 µs אינו מוסבר. לא פורסם: התפלגות שגיאת קריאה לכל קיוביט במערכות D-Wave, וארכיטקטורת הקריאה של Advantage2 (מספר המהודים, קצב ההזזה).

שחקנים וכלכלה

מי.
ארגון תפקיד מדינה מה בדיוק הם עושים בטכנולוגיה זו ראיות
D-Wave Quantum מפתח קנדה/ארה״ב תפסני QFP, אוגרי הזזה ומיקרו-מהודים בשוליים ב-Advantage וב-Advantage2 C[607]
Northrop Grumman מחקר ארה״ב קריאת מהוד מבודדת-QFP למחשבי הרפיה בעלי קוהרנטיות גבוהה D[611]
Qilimanjaro Quantum Tech מפתח ספרד פלטפורמת מחשב הרפיה קוהרנטי (ה-AQPU ב-BSC, מאי 2026); שרשרת הקריאה לא אושרה נכון ל-2026-09-26 C[615]

כספים. נכון ל-2026-09-26 אין פריט כספי מתוארך הייחודי לטכנולוגיית קריאה זו.

שוק ושרשרת אספקה. ספק אחד שמשלח; הקריאה אינה נמכרת בנפרד ורוכבת על תהליך הניוביום של המעבד. היא משלמת אל G1 ו-G5 דרך התפוקה: ~182 µs לדגימה של השבב כולו ב-Advantage2_system1 הם ~5,500 דגימות בשנייה S[613].

קניין רוחני ותקנים. נכון ל-2026-09-26 לא נמצאו ספירת פטנטים ייחודית לקריאה ממאגר נקוב ולא פעילות תקינה.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. Advantage2 בזמינות כללית עם 4,400+ קיוביטים ו-40,000+ מצמדים, 20 לקיוביט C[616]; קריאת השבב כולו שלו מהירה פי ~2.3 מזו של Advantage_system4 S[613]. נכון ל-2026-09-26 המרשם אינו רושם מחשב הרפיה מהדור הבא.

פרשנות אסטרטגית. הקריאה היא המקום שבו ההרפיה מאבדת תפוקה, לא איכות; קריאות מהירות יותר מסייעות לעבודת G5 הצורכת דגימות רבות, וקו מודל השערים של D-Wave אינו יכול להשתמש שוב בשרשרת, שכן שום דבר בה אינו פועל באמצע המעגל S.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר אם עד 2027-06-30 D-Wave תפרסם תיאור של קריאת Advantage2 עם התפלגות שגיאה נמדדת לכל קיוביט; להוריד את ≤10⁻³ בדרגה לחסם של החברה ללא פירוט אם לא. לאשר את Qilimanjaro כאן אם עד 2027-12-31 היא תפרסם שרשרת של תפסן שטף; להעביר אותה ל-ro_disp אם מהוד קורא את ה-QFP או את הקיוביט שלה. שאלות פתוחות. (1) מה קובע את הרצפה של 17 µs — שעון ההזזה, דעיכת המהוד או תרמליזציה? (2) האם שגיאת הקריאה משתנה לאורך נתיב? (3) האם ההשפעה החוזרת של התפסן מטה את ההרפיה ההפוכה הבאה? (4) האם אפשר להפוך קריאה באמצע ההרפיה ללא-מסיימת? (5) מדוע Advantage2_system1 זקוק להשהיה של 60.6 µs לדגימה לעומת 20.6 µs ב-system2?

מקורות
  1. [430] P. I. Bunyk et al., “Architectural considerations in the design of a superconducting quantum annealing processor,” arXiv:1401.5504, Jan. 2014. [D]
  2. [607] K. Boothby et al., “Architectural considerations in the design of a third-generation superconducting quantum annealing processor,” arXiv:2108.02322, Aug. 2021. [C]
  3. [608] A. J. Berkley et al., “A scalable readout system for a superconducting adiabatic quantum optimization system,” Supercond. Sci. Technol., vol. 23, Art. no. 105014, 2010. arXiv:0905.0891. [D]
  4. [609] R. Harris et al., “Experimental demonstration of a robust and scalable flux qubit,” Phys. Rev. B, vol. 81, no. 13, Art. no. 134510, Apr. 2010, doi: 10.1103/PhysRevB.81.134510. [D]
  5. [610] D-Wave Quantum Inc., “QPU Solver Parameters — D-Wave Quantum Computing Products documentation.” [Online]. Available: https://docs.dwavequantum.com/en/latest/quantum_research/solver_parameters.html [C]
  6. [611] J. A. Grover et al., “Fast, Lifetime-Preserving Readout for High-Coherence Quantum Annealers,” PRX Quantum, vol. 1, no. 2, Art. no. 020314, 2020, doi: 10.1103/PRXQuantum.1.020314. arXiv:2006.10817. [D]
  7. [612] J. D. Whittaker et al., “A frequency and sensitivity tunable microresonator array for high-speed quantum processor readout,” arXiv:1509.05811, Sep. 2015. [D]
  8. [613] D-Wave Quantum Inc., “Per-QPU Solver Properties and Schedules — D-Wave Quantum Computing Products documentation.” [Online]. Available: https://docs.dwavequantum.com/en/latest/quantum_research/solver_properties_specific.html [C]
  9. [614] D-Wave Quantum Inc., “Operation and Timing — D-Wave Quantum Computing Products documentation.” [Online]. Available: https://docs.dwavequantum.com/en/latest/quantum_research/operation_timing.html [C]
  10. [615] Qilimanjaro Quantum Tech, “Towards a European full-stack coherent quantum annealer platform,” Mar. 2, 2021. [Online]. Available: https://qilimanjaro.tech/towards-a-european-full-stack-coherent-quantum-annealer-platform/ [C]
  11. [616] D-Wave Quantum Inc., “D‑Wave's Advantage2 Quantum Computer Now Generally Available,” D-Wave Support, May 14, 2025. [Online]. Available: https://support.dwavesys.com/hc/en-us/articles/32105885880087-D-Wave-s-Advantage2-Quantum-Computer-Now-Generally-Available [C]