→ Quantum Technology Atlasטכנולוגיות · מכונות · ארכיטקטורות · ארגוניםEnglishРусский

אופן של אור סחוט (CV) squeezed

אופן אופטי של משתנה רציף שאחת הקוודרטורות שלו מתחת לרעש הוואקום; הנושא של פוטוניקת GKP ומצבי אשכול, שבה אובדן האינטגרציה, ולא האי-ליניאריות, קובע את התקרה.

אופן של אור סחוט (CV)

squeezed · שכבה 1 נושא הקיוביט · הודגם · מאז 2012
פתח במפה

אופנים של משתנה רציף למצבי GKP ולמצבי אשכול; נדרשת סחיטה *אפקטיבית* של ~10 dB לסבילות לתקלות (0.62 dB על שבב כיום); סחיטה גולמית על השבב היא גודל אחר (1.4 dB נמדדו על TFLN).

תקציר ←

מקורות מרכזיים

[344] H. Vahlbruch, M. Mehmet, K. Danzmann, and R. Schnabel, “Detection of 15 dB Squeezed States… · 2016
[174] M. V. Larsen et al., “Integrated photonic source of Gottesman–Kitaev–Preskill qubits,” Nat… · 2025
[345] X. Shi et al., “Squeezed Light Generation in Periodically Poled Thin-Film Lithium Niobate … · 2025
[178] Xanadu Quantum Technologies Limited, “Xanadu Charts Path to Over 1,000 Logical Qubits by 2… · 2026

מרחב התכן — תכונות

(a) זיקת הנושא
פוטון (חלקיק טבעי, אופנים מהונדסים)
(b) זמן · שזירה
1.0 µs · הסתברותית / מבושרת
(c) קריאה
גילוי פוטון בודד · 10 ns · הרסנית · ללא mid-circuit
(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

on-chip GKP effective squeezing (Xanadu) → 0.62 dB vs ~9.75 dB required
מגדירה: ערוץ השגיאה · 2025-06 · מקור
on-chip raw squeezing (poled TFLN) → 1.4 dB measured (> 10 dB loss-corrected)
מגדירה: ערוץ השגיאה · 2025-08 · מקור

ה-0.62 dB של Xanadu הם סחיטת GKP *אפקטיבית*, לא סחיטת קוודרטורה גולמית — השתיים אינן ברות השוואה. תכונת הקריאה נשמרת כגילוי פוטון בודד, אך הנוהג ב-CV הוא גילוי הומודיני.

רשומות סטנדרטיות

רלקסציית T1 → 0.615 · טיפוסי
Xanadu Aurora: refinery-chip insertion loss 4.15 dB average; heralded optical paths >95% total loss; sources chip 1.82 dB · 2025-01 · מקור [D] ⓘ
קוהרנטיות T2 (הד/DD) → לא פורסם · טיפוסי
No T2 for CV modes; Aurora reports nullifier variances held below vacuum noise over 2 h continuous acquisition · 2025-01 · מקור [D] ⓘ
זמן שער 1Q → לא פורסם · טיפוסי
1Q Gaussian operations are clocked, not pulse-timed; the 1 MHz Aurora cycle is recorded on g_cv · 2025-01 · מקור [D] ⓘ
שגיאת סרק / זיכרון לסבב → לא פורסם · טיפוסי
No CV QEC round with a published per-round idle error; loss per round is the equivalent quantity and is unstated · 2025-01 · מקור [D] ⓘ

שחקנים ויעדים — ביאורים

פוטוניקה של משתנה רציף — GKP — Xanadu (Aurora) · G4 G6
דוגם בוזונים — USTC (Jiuzhang), Xanadu (Borealis), ORCA · G1

קשתות

דורשת: מפעל ייצור למעגלים פוטוניים משולבים (SiN, BTO, TFLN, SNSPD על 300 mm)°, הרכבה של אופטיקה נפחית וסיבים (דוגמים פוטוניים)°
נחוצה עבור: שערים גאוסיים CV + פעולות לא-גאוסיות בסיוע GKP, קידוד רשת GKP°, אינטרפרומטר אופטי-ליניארי ניתן לתכנות (ללא פרימיטיב שזירה)°, גילוי קוודרטורה הומודיני (CV), גילוי פוטון בודד (SNSPD / TES)°, היתוך באופטיקה ליניארית (מבושר)°
חלופות: פוטון בודד (משתנה בדיד)
מתנגשת עם:
מיתוג / ניתוב פוטוני (אלקטרו-אופטי, הזנה קדימה) פתוחה — לא הוצגה הפחתה בקנה מידה
הפסד מוסיף רעש ואקום: אחרי הפסד של חלק 1−η, שורדת סחיטה של לא יותר מ-−10·log₁₀(1−η) dB, ולכן ה-~10 dB ש-GKP צריך מציבים את תקציב ההפסד של המתג מתחת ל-10 %
מחיר סף הסבילות לתקלות של ארכיטקטורת GKP מוצהר כ-~10 dB של סחיטה אפקטיבית; הפסד כולל של 1 dB במסלול (η = 0.79) מגביל את הסחיטה הניתנת להשגה ל-6.9 dB, והפסד של 0.46 dB (η = 0.9) — ל-10 dB, ולכן תקציב המתג הוא המספר ההדוק ביותר בארכיטקטורה
הפחתה תקציבי הפסד לכל אופן ולכל מתג, טכנולוגיות המתגים בעלות ההפסד הנמוך ביותר (BTO, MEMS), או קידוד במשתנה בדיד שבו האובדן הוא מחיקה מבושרת · 2021-02
° אחת מכמה שהיו מתאימות · הדרך המקובלת, לא דרישה מחייבת

בשימוש: 7 מכונות (7 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. 2 — Figure 2: (a) Optical image of a fabricated 4-inch Si3N4 quantum photonic wafer containing 8 dies of integrated squeezed-light sources. The directly…
A four-panel figure. (a) A photograph of a 4-inch silicon-nitride wafer with eight squeezed-light dies, each labelled with its measured squeezing (2.9–3.1 dB); (b) noise traces for Dies 1–8, swinging from about +6 dB to −3 dB relative to the shot-noise line; (c) a photograph of one chip packaged on a wire-bonding circuit board over a thermoelectric cooler; (d) micrographs (200 µm scale bar) of the ring-resonator squeezer with microheaters, pump-rejection filters and a low-loss edge coupler to fibre. It comes from arXiv 2509.10445 by Liu, Zhou, Zhang, Hariri, Reynolds, Wu and Zhang. Squeezed light is the resource of continuous-variable photonic quantum computing, here made on wafer-scale chips. “Fig. 2 — Figure 2: (a) Optical image of a fabricated 4-inch Si3N4 quantum photonic wafer containing 8 dies of integrated squeezed-light sources. The directly measured…” by Shuai Liu et al., arxiv.org/abs/2509.10445, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 3 — Figure 3: Prediction of on-chip squeezing/anti-squeezing using non-linear equation solver. a, Evolution of continuous-wave squeezing along the PPLN…
An eight-panel figure of drawings and simulation plots: a sketch of squeezing building up along a periodically poled lithium niobate (PPLN) waveguide, a drawing of a two-direction second-harmonic measurement, fitted loss histories, and histograms of inferred squeezing near -18 dB. It is Figure 3 of "18-dB on-chip vacuum squeezing in an adaptively poled lithium niobate waveguide" by Tushar Sanjay Karnik, Xinyi Ren and co-authors (arXiv). Squeezed light is a resource for continuous-variable photonic quantum computing; the figure shows how facet losses are estimated to infer the on-chip squeezing. “Fig. 3 — Figure 3: Prediction of on-chip squeezing/anti-squeezing using non-linear equation solver. a, Evolution of continuous-wave squeezing along the PPLN waveguide.…” by Tushar Sanjay Karnik et al., arxiv.org/abs/2605.27607, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 3 — Figure 3: Experimental setup and squeezing measurement. (a) Experimental setup. The pump laser and the local oscillators are created off-chip and co…
A three-panel figure: (a) a block diagram of lasers and filters feeding a photonic chip that holds a ring-resonator squeezer and on-chip photodiodes; (b) a photograph of the small chip on a stage between two lensed fibre arrays with electrical probes; (c) measured noise versus the shot-noise level. It is Figure 3 of "Heterogeneously Integrated Squeezed-Light Generation and Detection on a Single Photonic Chip" by Chen, Westcott, Tabatabaei and co-authors. Squeezed light is the resource for continuous-variable photonic qubits; notice the noise dipping below shot noise. “Fig. 3 — Figure 3: Experimental setup and squeezing measurement. (a) Experimental setup. The pump laser and the local oscillators are created off-chip and coupled into…” by Haoran Chen et al., arxiv.org/abs/2608.13218, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
squeezed · layer 1 נושא הקיוביט · centrality 6.7 · demonstrated · since 2012 · updated 2026-09-30

אופן של אור סחוט (CV)

אופן אופטי של משתנה רציף שאחת הקוודרטורות שלו מתחת לרעש הוואקום; הנושא של פוטוניקת GKP ומצבי אשכול, שבה אובדן האינטגרציה, ולא האי-ליניאריות, קובע את התקרה.

Verdict. ממשי: 1.4 dB שנמדדו ישירות על TFLN, ו-15 dB באופטיקה נפחית. לא מוכח: סחיטת GKP אפקטיבית מעבר ל-0.62 dB על השבב, מול ~9.75 dB הנדרשים. להוריד בדרגה אם עד 2028 לא יופיע נתון GKP על השבב מעל 2 dB.

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

אופן אופטי שתנודות הוואקום שלו מחולקות מחדש בין קוודרטורות צמודות בתהליך פרמטרי — המרה מטה בתווך χ⁽²⁾ או ערבוב ארבעה גלים בתווך χ⁽³⁾ (SiN): קוודרטורה אחת יורדת מתחת לרעש הוואקום, והאחרת עולה. נחזה בשנות ה-1970 ונצפה לראשונה ב-1985; השושלת החשובה היא זו של מקורות סחיטה במוליכי גל, המזינים מצבי אשכול CV וקידוד GKP. תכונות: נושא מעופף, יצירה מבושרת ב-~1 µs; קריאה בגילוי פוטון בודד ב-~10 ns, הרסנית, לא באמצע המעגל; בקרה אלקטרו-אופטית בטמפרטורת החדר, שגיאות גאוסיות ועוד אובדן, ייצור במעגלים פוטוניים משולבים.

פיזיקה וגבולות

הסחיטה היא מדחום של אובדן: התווך יכול להפיק הפחתת קוודרטורה חזקה ככל שנרצה, אך כל dB של אובדן בין היצירה לגילוי מושך את הערך הנמדד לעבר הוואקום, ולכן המספר מתאר את המסלול האופטי ולא את מקור הסחיטה. מכאן 15 dB באופטיקה נפחית D[344] מול 1.4 dB שנמדדו על השבב, ויותר מ-10 dB לאחר ניכוי תקציב אובדן הומודיני של 4 dB D[345]. אין לבלבל בין סחיטת קוודרטורה גולמית לבין הסחיטה האפקטיבית של מצב רשת GKP, המגלמת גם את נאמנות ההכנה הלא-גאוסית ולא רק את האובדן: הסבילות לתקלות מתמחרת את האחרונה ב-~9.75 dB, מול 0.62 dB על השבב D[174]. רק אובדן נמוך יותר, צימוד טוב יותר ונצילות גילוי גבוהה יותר מזיזים אותה.

יישום הספקטרום הוויברוני המולקולרי של דגימת בוזונים גאוסית באור סחוט הוא סטטיסטיקה ליניארית של הפלט; הפונקציה האופיינית של ואקום סחוט מוזז ניתנת לחישוב מדויק בזמן פולינומי, ולכן ניתן לאמוד את הספקטרום באופן קלאסי ברמת הדיוק החיבורית של הניסוי P[889].

מצב ההנדסה העדכני

טבלה
תאריך נתון מי תג
2016 סחיטה של 15 dB, אופטיקה נפחית Vahlbruch et al., Hannover D[344]
2025-06 סחיטת GKP אפקטיבית על השבב 0.62 dB, מול ~9.75 dB הנדרשים Xanadu D[174]
2025-08 1.4 dB נמדדו על TFLN בקיטוב מחזורי, >10 dB הוסקו בשאיבה של 62 mW Shi et al. D[345]
2026-08 אובדן 24.1× מעל הסף, יעד של 1.0× ב-2030 Xanadu R[178]fact

הפער בין השבב לאופטיקה הנפחית הוא ~13 dB, ופער ה-GKP ~9 dB.

ה-1.4 dB של Shi et al., שנמדדו על TFLN מסוג PPLN [345], הם נתון סחיטה בלתי תלוי על שבב; הסחיטה האפקטיבית של GKP, 0.62 dB, נשענת על Xanadu בלבד. נתון ה-">10 dB" של TFLN מתוקן-אובדן ולא נמדד, ומוצהר בהספק שאיבה אחד, ולכן אין להשוותו למדידה של 15 dB באופטיקה נפחית. לדרישה של ~9.75 dB לסבילות לתקלות, שהדוח הראשי מעגל ל-~10 dB, אין מקור ראשוני יחיד. הנתונים של Xanadu, CAD 195 M ו-USD 686 M, לקוחים שניהם מהודעתה של 2026-08-31, ולא מדיווח מבוקר.

ייצור, חומרים ושרשרת האספקה

מקורות הסחיטה נשענים על קו המעגלים הפוטוניים המשולבים של CV — SiN וליתיום ניובט בשכבה דקה (TFLN) בקיטוב מחזורי. היצע ה-TFLN המסחרי דל: HyperLight (סבב B של USD 37 M, 2024-09) ו-Lightium (סבב סיד של USD 7 M) Pfact, ולצדן קו הייצור הניסיוני של PIXEurope fact. Xanadu בונה ואינה קונה; אין עלות פומבית למקור סחיטה. אחידות הקיטוב ואובדן מוליך הגל הם הפגמים המגבילים את שיעור התקינות, ושניהם פועלים על ה-dB שבכותרת. הקלט-פלט הוא משאבה אחת ושרשרת הומודינית אחת לכל אופן, ועוד נעילת פאזה; Aurora הפעילה 35 שבבים ב-12 אופנים במחזור של 1 MHz D[173]. ב-10³ אופנים הקיר הוא חלוקת המשאבה ויציבות הפאזה; ב-10⁴–10⁶ — מספר ערוצי הגלאים וה-DAC. אף ECCN אינו נוקב במקורות סחיטה; 4A906 תופס את המכונה fact.

תפקיד במחסנית

ארכיטקטורות: ארכיטקטורת ה-GKP הפוטונית של משתנה רציף ודוגם הבוזונים — נושא ראשי בשתיהן. המרשם מונה 7 מכונות המשתמשות בו, ביניהן Aurora, Borealis וסדרת Jiuzhang עד 4.0. דורש מפעל ייצור למעגלים פוטוניים משולבים; מספק את האופנים לשערים גאוסיים CV עם פעולות לא-גאוסיות בסיוע GKP ולקידוד רשת GKP בארכיטקטורה של Xanadu. הוא מחליף את הפוטונים הבדידים כנושא — המעבר מ-DV מחליף שגיאות שבהן שולטת המחיקה בשגיאות גאוסיות ועוד אובדן, והמעבר עולה את שרשרת הגלאים כולה. רמת הסחיטה קובעת את רצפת השגיאה של כל פעולת CV, ובכך חוסמת את השעון הנגזר בעקיפין, ולא דרך תרומה לזמן השער. אימות: ה-0.62 dB נשען על מקור יחיד ולא שוחזר; התוצאה הבלתי תלויה על TFLN מודדת סחיטה גולמית, וה-">10 dB" שלה מוסק בניכוי אובדן הגילוי D[345].

שחקנים וכלכלה

מי.
ארגון תפקיד מדינה מה הם עושים ראיות
Xanadu מפתח קנדה השחקן היחיד שמציב מערכות CV/GKP על שבב D[174]
HyperLight, Lightium ספק ארה״ב, שווייץ שבבי TFLN ושירותי מפעל ייצור Pfact
DARPA מממן ארה״ב שלב B של QBI, עד USD 15 M fact
Government of Canada משקיע קנדה CAD 195 M, מפעל ב-Toronto fact

כספים.
2025-11-06 · Xanadu · שלב B של DARPA QBI · עד USD 15 M · הוכרז fact
2026-03-26 · Xanadu · SPAC עם Crane Harbor · ~USD 302 M ברוטו, ~40% מתחת לתוכנית · נסגר Cfact
2026-08-28 · Xanadu · מימון למפעל בקנדה · CAD 195 M · אושר fact

שוק ושרשרת אספקה. אין מקור סחיטה מסחרי; במעלה השרשרת, הסחורות הסחירות הן פרוסות TFLN וקיטוב משני ספקים קטנים — סיכון ריכוזיות לכל מי שאינו משולב אנכית. רק G3/G4 משלמים על איכות הסחיטה.

קניין רוחני ותקנים. נכון ל-4 בספטמבר 2026 אין משפחת פטנטים מתוארכת הייחודית למקורות סחיטה על שבב, ואין תקן המגדיר כיצד מדווחים על סחיטה אפקטיבית.

מפות דרכים ועמידה בהבטחות. (2026-08-31 · אובדן 24.1× → 1.0× עד 2030 · מועדו טרם הגיע); (2026-08-31 · 200 קיוביטים לוגיים עד 2029 · מועדו טרם הגיע). הגילוי הנאות טוב, אך כל הבטחה בנוגע לסחיטה מתוארכת לעתיד.

פרשנות אסטרטגית. איכות הסחיטה, ולא מספר האופנים, היא השער של ההימור על CV: אם נתון ה-GKP על השבב לא יזוז, יעד 2030 ייכשל ו-CV יפסיד להיתוך DV, שכן אין לו נושא חלופי. אם הנתון יזוז, ספקי ה-TFLN והקיטוב יהפכו לאסטרטגיים.

תחזית ושאלות פתוחות

לאשר עד 2028: סחיטת GKP אפקטיבית על השבב מעל 2 dB, יחד עם תקציב האובדן שלה; להוריד בדרגה אם היא עדיין מתחת ל-1 dB. התרחיש הטוב ביותר ל-2029: קבוצה שנייה מפרסמת נתון GKP מתחרה. התרחיש הגרוע ביותר: אובדן האינטגרציה מקבע אותה סביב 1 dB, ו-CV/GKP נשארת ארכיטקטורת מחקר. פתוח: האם האובדן יורד כפי שטוענת מפת הדרכים; האם TFLN בקיטוב מחזורי יכול להגיע לנאמנות ברמת GKP.

מקורות
  1. [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]
  2. [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]
  3. [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 [R]
  4. [344] H. Vahlbruch, M. Mehmet, K. Danzmann, and R. Schnabel, “Detection of 15 dB Squeezed States of Light and their Application for the Absolute Calibration of Photoelectric Quantum Efficiency,” Phys. Rev. Lett., vol. 117, no. 11, Art. no. 110801, Sep. 2016, doi: 10.1103/PhysRevLett.117.110801. [D]
  5. [345] X. Shi et al., “Squeezed Light Generation in Periodically Poled Thin-Film Lithium Niobate Waveguides,” arXiv:2508.08599, Aug. 2025. [D]
  6. [889] B. Seron, H. Thomas, E. Araujo, A. Arkhipov, C. Oh, and L. Novo, “Efficient classical algorithm for estimating linear statistics of Boson Sampling,” arXiv:2609.35447, Sep. 2026. [P]