Фотоника на непрерывных переменных — GKP на панели карты: Оптический GKP

Архитектура в отчёте (§8.3)

8.3.11 Оптический GKP — Фотоника на непрерывных переменных — GKP (ph_cv)

Идея. Вычисление несут сжатые моды света (squeezed), а не одиночные фотоны: светоделители детерминированно запутывают их в кластерное состояние с временным мультиплексированием, Гауссовы вентили на непрерывных переменных (g_cv) вычисляют на нём гомодинным измерением и прямой связью, а кодирование Готтесмана–Китаева–Прескилла (GKP, решётка, enc_gkp) поставляет и кубит, и негауссов ресурс, которого недостаёт гауссовым операциям. Проект Xanadu строит «трёхмерные гибридные ресурсные состояния, включающие как бозонные кубиты, так и состояния сжатого вакуума» [S][267]. В сравнении со слиянием (fusion) архитектура меняет вероятностное запутывание на детерминированное, а стирания с оповещением (heralded erasures) — на аналоговый шум: потеря действует как случайный сдвиг, расходующий сжатие. Ставка: фотонные чипы будут делать GKP-состояния со сжатием, близким к нужным коду ~10 dB, прежде чем потери их поглотят [S][174].

Что ей нужно. Гауссовы вентили требуют сжатых мод и прямой связи при комнатной температуре; гомодинное считывание требует локального осциллятора, фазово-привязанного той же электроникой, так что детектирование, решение и модуляция должны замкнуться внутри такта 1 µs [D][173]. Оптический GKP требует этого сжатия; лучший GKP-источник на чипе достигает эффективных 0.62 dB [D][174]. Код — бозонная каскадирование с GKP под внешним qLDPC-кодом — требует внутреннего GKP-кубита и потому ждёт закрытия этого разрыва. Семь слоёв держат по одной технологии. Рёбра заменяет фиксируют идентичность архитектуры: гауссовы вентили против слияния, гомодинное детектирование против счёта фотонов, Relay-BP против паросочетания (matching).

Где она стоит. Одна машина, одно устройство: Aurora (Xanadu, январь 2025), 35 чипов, 12 мод на цикл 1 MHz, кластерное состояние 12×N, генерировавшееся два часа при ~14 dB суммарных потерь, без вычислений с коррекцией ошибок [D][173]. На ней работает единственный в фотонике декодер в контуре, укладывающийся в такт 1 µs [D][173], и 11 из 12 её ячеек документированы — это фотонная машина с лучшими свидетельствами. Таблица 8.3 по-прежнему не приписывает архитектуре ни устройства с вентилями, ни двухкубитной ошибки; реестр помечает Aurora как «только детекция» и «доминируют потери». Xanadu оценивает свои потери как 24× выше порога в 2026 [C][178] и планирует 1× в 2030, веху отказоустойчивости в 2028–29 и 1 000+ логических кубитов к 2031 [R][178]; у неё место в DARPA QBI Stage B [65], [66].

Исключения и заимствования. Архитектура из одной машины не может показать, хорошо ли она нарисована; она нарисована вокруг одного проекта. Aurora заполняет каждый слот, без пробела и без none, но её альтернативы поправляют рёбра. Детектирование с разрешением числа фотонов оповещает о её GKP-состояния, так что архитектуре нужны обе технологии детекторов, которые её ребро заменяет считает соперницами: счёт — чтобы сделать кубит, гомодин — чтобы вычислять. Её декодер — паросочетание, а Relay-BP, основной декодер архитектуры для внешнего qLDPC-кода, — альтернатива. У альтернативы вентиля, слияния, нет ни одной машины. Jiuzhang 4.0 и Borealis, предшественник Aurora, делят сжатый носитель и держат технологию гауссовых вентилей как альтернативу вне архитектуры, без прямой связи: гауссов сэмплер — это данная архитектура минус прямая связь и GKP-состояния. Кодирование и код общие с СВЧ-архитектурой кошек и GKP.

Следующая проверка. К марту 2028 (§5.2): оптическое GKP-состояние на чипе с эффективным сжатием выше 1 dB и опубликованный коэффициент потерь в пределах 10× от порога; собственный график Xanadu, от 24× в 2026 до 1× в 2030, требует выигрыша ~2.2× в год [S]. Оба результата сохранили бы правдоподобие вехи 2028–29. Понизить, если эффективное сжатие останется ниже 1 dB до конца 2027 или веха сдвинется.

Что говорят строители. Xanadu выбрала GKP-кубиты потому, что логические операции над ними выполняются детерминированно и при комнатной температуре, а сами состояния передаются между чипами по обычному оптоволокну [C][856]. Компания утверждает, что Aurora в принципе можно нарастить до тысяч серверных стоек и миллионов кубитов [C][857], а следующим препятствием называет оптические потери [C][856]. Её дорожная карта августа 2026 года снижает «ключевой технический показатель потерь», не определяя его, с 24,1× в 2026 году до 1,0× в 2030 году [R][178]; генеральный директор ожидает отказоустойчивости в 2028–2029 годах [R][178]; компания обещает до 200 логических кубитов к 2029 году, до 500 к 2030-му и более 1000 к 2031 году [R][178].

Машины этой архитектуры (реестр: 1, из них 1 устройств, 0 с вентилями). Xanadu — Aurora (продемонстрирована, 12).

Ячеек вне слотов архитектуры нет — каждая ячейка каждой машины сидит в слоте архитектуры.