Ридберговский массив пинцетов — щелочные атомы (Rb/Cs) на панели карты: Ридберговские вентили (Rb/Cs)

Архитектура в отчёте (§8.3)

8.3.7 Ридберговские вентили (Rb/Cs) — Ридберговский массив пинцетов — щелочные атомы (Rb/Cs) (atom_rb)

Идея. Атом рубидия или цезия в оптическом пинцете хранит сверхтонкий кубит на часовом переходе, когерентный 12.6 с в массиве из 6 100 атомов цезия [D][138], [139]. Глобальный лазерный импульс возбуждает соседей в ридберговское состояние, где одно возбуждение блокирует другое: CZ-вентиль за ~270 ns [D][4]. Акустооптические дефлекторы (АОД) перемещают атомы или целые блоки кода, так что встретиться может любая пара: связность — это программа. Цена — такт: не вентиль, а транспорт и регистрация флуоресценции задают выведенный раунд QEC в 1.31 ms [S] (§7.4), измеренный — 1–4.5 ms [D][4], [31]. Ставка: кубиты, которые стоят лазерной мощности, а не изготовления, и трансверсальная логика между перемещёнными блоками с постоянным числом синдромных раундов на логический вентиль, окупающая время транспорта [S][152].

Что ей нужно. Вентиль требует щелочного атома и глобальных ридберговских импульсов от лазеров в свободном пространстве (ct_laser). Высокоскоростные коды и коды алгоритмической отказоустойчивости требуют транспорта на АОД: перемещение одного блока на другой ставит каждый кубит в пару с его партнёром под одним импульсом. Алгоритмическая отказоустойчивость требует коррелированного декодирования с учётом потерь, которое требует трансверсальных схем; его выигрыш, 1.73(13)× против декодера, слепого к потерям, опирается на четыре раунда одного прогона [D][4], ни одного — в реальном времени. Непрерывная дозагрузка заменяет однократную загрузку и конфликтует с хранимыми кубитами, на которые попадает рассеянный охлаждающий свет; конфликт снимает резервуар, который конвейеры переносят на 0.5 м [D][144]. Носитель, кодирование, вентиль, межсоединение и производство занимают по одной технологии, код — пять, декодер — четыре: аппаратура фиксирована, код открыт. Ни одна атом-фотонная связь через резонатор ещё не соединила два модуля; полоса АОД исчерпывается около 10⁴ атомов [S] (§2.4).

Где она стоит. Шестнадцать машин, семь устройств, пять с вентилями. Крупнейшее из них, 448-atom fault-tolerant processor (Harvard/MIT/QuEra), держит лучшую двухкубитную ошибку, 5.0×10⁻³ (точность CZ 99.3–99.6% по рандомизированному бенчмаркингу) [D] (табл. 8.3), и на нём прошли поверхностные коды d=3→5 с подавлением 2.14× за четыре раунда и схемы до 96 логических кубитов [D][4]. На Gemini-class (QuEra; 99.2% для глобального CZ, один запуск в секунду [C][137]) выполнена дистилляция магических состояний на логических кубитах [D][147]; на Sqale (Infleqtion) запутаны 30 логических кубитов в блоках с детекцией ошибок [C][151]; Orion Alpha/Beta/Gamma (Pasqal) не публикует ошибку вентиля. У крупнейших массивов вентиля нет: 6 100-qubit tweezer array [D][138], [139] и continuously reloaded 3 000-atom machine, проработавшая более 2 ч [D][144]. Libra (QuEra, 2028: >256 логических кубитов при 10⁻⁶) [R][162], [163] и Vela, Centaurus (500+ кубитов, 2028) и Lyra (2029) компании Pasqal — планы [R][166], [167], [875]; трек Google 2026 года не называет вида атомов [P][158]. Строк без единой документированной ячейки — 6: Hanyuan-1, Hanyuan-2, Qinghe-1, прототип Московского государственного университета, платформа Quantum X Labs.

Исключения и заимствования. Граница с архитектурой аналогового симулятора (atom_analog) проходит через слои 2 и 3: носитель, транспорт, управление, считывание и производство общие, но аналоговый кубит — пара «основное–ридберговское состояние», а вычисление — непрерывная гамильтонова эволюция, без кода, декодера или связи в слоях выше. Pasqal пересекает её в обе стороны: Orion, отнесённый сюда, указывает аналоговые кодирование и эволюцию как альтернативы; Fresnel, отнесённый туда, — сверхтонкий кубит и CZ на блокаде. Один аппарат работает в любом из режимов, поэтому граница делит режимы, а машина относится к архитектуре по своему основному режиму: это гибриды, а не ошибки. Альтернатива Orion с оптикой на чипе не подкреплена ни одним источником. Gemini-class и Libra указывают как альтернативу быстрое считывание, которого не показывает ни одна из этих машин: ошибка разметки. Соответствие Libra всем десяти слоям опирается на ячейку резонатора, не указывающую никакой связи. Машина с непрерывной дозагрузкой датирована августом 2026 по обзору; её статья — 2025 года [D][144]. У московского прототипа нет запутывающего вентиля, но есть двухкубитная ошибка из пресс-заявления; Quantum X Labs не называет вида атомов; связь между ядрами Hanyuan-2 не раскрыта: пробелы данных. Со щёлочноземельной архитектурой эта архитектура делит вентиль, транспорт, дозагрузку, декодер и резонатор; разделяют их носитель и кодирование со стираниями (erasure).

Следующая проверка. Подтвердить к концу 2027 (§5.2): память ≥100 раундов с дозагрузкой при Λ>2 (подавление ошибки на шаг расстояния кода) на щелочном массиве и щелочной процессор с вентилями крупнее 1 180 кубитов — рубеж семейства, который щёлочноземельная архитектура держит с 2023 года (§8.5, F1b). Понизить, если Libra сдвинется за 2028 или двухкубитная точность остановится на 99.9% — потолке, который обзор 2026 года ставит стандартному CZ, — без новой схемы вентиля [S][140].

Что говорят строители. Михаил Лукин (Гарвард) говорит, что в 448-атомном процессоре впервые соединены в одной архитектуре все элементы масштабируемых вычислений с коррекцией ошибок [D][845]; в Калтехе считают, что их массив из 6100 атомов сочетает количество с качеством [D][138], [139]. QuEra обещает в 2028 году машину Libra в облаке Amazon Braket — более 256 логических кубитов с логической ошибкой 10⁻⁶ [R][162], [163]. Infleqtion, запутав в сентябре 2026 года 30 логических кубитов в блоках, которые только обнаруживают ошибки, заявляет, что идёт к 100 логическим кубитам в 2028 году и к 1000 к 2030 году [R][168]. Дорожная карта Pasqal 2025 года ведёт от 2 логических кубитов в 2025 году к 20 в 2027, 100 в 2029 и 200 в 2030 году [R][166], [167]; в январе 2026 года компания перенесла Vela — более 256 кубитов — с 2027 на 2026 год [R][390].

Машины этой архитектуры (реестр: 16, из них 7 устройств, 5 с вентилями). Pasqal — Pasqal Centaurus (запланирована, 500), Vela (анонсирована, 256), Orion Alpha / Beta ("Ruby") / Gamma (в эксплуатации, 140), Pasqal Lyra (запланирована); Infleqtion — Sqale (в эксплуатации, 100), Infleqtion Illinois neutral-atom quantum computer (IQMP, Chicago) (анонсирована); QuEra — Libra (запланирована, 10 000), Gemini-class (в эксплуатации, 260); Zhongke Kuyuan (Wuhan, CAS) — Hanyuan-2 (анонсирована, 200), Hanyuan-1 (в эксплуатации, 100); Caltech (Endres group) — 6 100-qubit tweezer array (продемонстрирована, 6 100); Harvard / MIT — continuously reloaded 3 000-atom machine (продемонстрирована, 3 000); Harvard / MIT / QuEra — 448-atom fault-tolerant processor (продемонстрирована, 448); Lomonosov Moscow State University with the Russian Quantum Center — 72-qubit neutral-atom (Rb) quantum computer prototype (50 qubits in Dec 2024) (анонсирована, 72); Quantum X Labs Inc. (Nasdaq: QXL) — Quantum X Labs neutral-atom platform (50+ qubits, claimed) (анонсирована, 50); Zhongqi Wuliang (Shanghai, CAS SIOM spin-off) — Qinghe-1 (Qinghe No. 1, 清河一号) (анонсирована).

Ячейки вне слотов архитектуры (8). Hanyuan-2: L9 undisclosed там, где архитектура ожидает технологию; Pasqal Centaurus: L7 undisclosed там, где архитектура ожидает технологию; Pasqal Centaurus: L8 undisclosed там, где архитектура ожидает технологию; Pasqal Lyra: L7 undisclosed там, где архитектура ожидает технологию; Pasqal Lyra: L8 undisclosed там, где архитектура ожидает технологию; Orion Alpha / Beta ("Ruby") / Gamma: L2 Аналоговый кубит основное–ридберговское состояние (enc_gr, альтернатива из другой архитектуры); Orion Alpha / Beta ("Ruby") / Gamma: L3 Аналоговая эволюция под ридберговским гамильтонианом (g_rydanalog, альтернатива из другой архитектуры); Libra: L9 undisclosed там, где архитектура ожидает технологию.