Фотоника на основе слияний (FBQC) на панели карты: Фотонное слияние

Архитектура в отчёте (§8.3)

8.3.10 Фотонное слияние — Фотоника на основе слияний (FBQC) (ph_fusion)

Идея. Одиночные фотоны в путевом или time-bin кодировании никогда не соединяются вентилем: Линейно-оптическое слияние (fusion, g_fusion) измеряет в базисе Белла два фотона из небольших заранее приготовленных ресурсных состояний, уничтожая оба, а Отказоустойчивость на основе слияний считывает логическое состояние по узору исходов. Используемый факт: фотон не декогерирует, потеря — его доминирующая ошибка, а неудавшееся слияние само о себе сообщает: оно даёт стирание (erasure) одного из двух измеряемых исходов в известном месте. Цена — детерминизм. Ставка: фабрика может построить отказоустойчивость, если сквозные потери каждого фотона ниже 2.7% — порога при 6-кольцевых ресурсных состояниях [S][179].

Что ей нужно. Слияние требует детектирования с разрешением числа фотонов, чтобы оповещать об исходе (heralding), и коммутации с прямой связью, чтобы направить следующий фотон за время его пролёта; переключатели требуют фабрики ФИС (фотонных интегральных схем), где каждый стоит 0.1–0.2 dB из бюджета ~0.5 dB на фотон [D][169]. Код требует Фабрики многофотонных ресурсных состояний (src_resource) — пустого слота: слитые состояния доходят до 8 фотонов при менее чем 1 Гц против 24–168 фотонов на МГц [D] (§7.6). Повторный анализ 2026 года добавляет пол логической ошибки, задаваемый одними отказами слияний [S][264]. Семь слоёв держат по одной технологии, и внутри архитектуры ничто не заменяет и не конфликтует; само слияние закрывает ветвь непрерывных переменных, заменяя гауссовы вентили, как счёт фотонов заменяет гомодинное детектирование.

Где она стоит. Шесть машин, три устройства (табл. 8.3), ни одного логического кубита. Omega chipset (PsiQuantum, февраль 2025), все десять технологий в слотах, — набор компонентов и учитывается как компонент, не как устройство: точность состояния Белла при слиянии 99.22%, межчиповая Bell-точность 99.72% на 42 м [D][169]; его 7.8×10⁻³ — это то самое одиночное слияние, а его ячейки кода и декодера помечены флагом «нет цикла QEC». Belenos и Lucy (Quandela, по 12 кубитов; Lucy в CEA, 2025 [176]) — крупнейшие устройства с вентилями; их 6.2×10⁻² — показатель Ascella 2023 года [D][265], а у Lucy документировано 0 из 14 ячеек. ETRI 8-photon silicon-photonic qubit chip не публикует уровня ошибок; Carina (QuiX Quantum, 8 кубитов) ждёт ввода в эксплуатацию в DLR [177]; Canopus компании Quandela (24 кубита) анонсирован для её облака на 2026 год [C][876].

Исключения и заимствования. Ни одна ячейка не выпадает из архитектуры, и всё же она нарисована шире своей ставки. Belenos, Lucy и чип ETRI занимают технологию слияния вентилями с постселекцией или вероятностными вентилями в перестраиваемой сетке — линейной оптикой схемной модели, которую собственные ячейки реестра называют «не FBQC-слияние»; слияние выполняют лишь Omega и Carina. Проект отказоустойчивости Quandela — гибрид квантовых излучателей и линейно-оптических вентилей [266]. Обе машины Quandela несут пробел Атласа, ∅G-twofab: источник на квантовых точках A3B5 и сетка на SiN/кварцевом стекле — две технологии производства там, где карта допускает одну (слой 10 слишком узок). Omega и Belenos указывают генератор ресурсных состояний, пустой слот, как альтернативную технологию; собственная ячейка Belenos называет этот маршрут непродемонстрированным (ошибка разметки). У остальных четырёх нет кода, декодера или межсоединения: ранняя стадия. На других архитектурах её технологию детекторов используют Aurora, Jiuzhang 4.0 и Borealis.

Следующая проверка. К марту 2028 (§5.2) цепочка из трёх и более слияний или ресурсное состояние дальше пар Белла, слитое в сеть, — опубликованные со сквозной вероятностью успеха — показали бы, что настоящий такт архитектуры, поставка ресурсных состояний, существует. Понижено в октябре 2026: цель PsiQuantum на 2027 год сдвинулась — её релиз июня 2026 датирует только криоустановку (второе полугодие 2027) и не называет даты запуска. Повысить обратно при датированной первой системе или логическом кубите на слияниях; понизить дальше, если останутся лишь показатели одиночного слияния, слитые состояния застрянут на восьми фотонах или валидация Stage C у PsiQuantum [181] окажется отрицательной.

Что говорят строители. Сооснователь PsiQuantum Джереми О'Брайен убеждён, что полезный квантовый компьютер невозможен без полной опоры на полупроводниковую промышленность [C][851]. В 2024 году PsiQuantum собиралась ввести площадку в Брисбене в строй к концу 2027 года, а первая система должна была насчитывать около миллиона физических кубитов [R][852]; в июне 2026 года, начав стройку на новой площадке в Мортон-Бей, компания назначила поставку криогенной установки на вторую половину 2027 года, после чего последуют пусконаладка и шкафы с чипами; дату запуска машины она не называет [R][853]. Quandela планирует более 100 логических кубитов в 2030–2031 годах [R][854] и утверждает, что сотни логических кубитов будут потреблять меньше 500 кВт [C][854]. QuiX обещала универсальную машину в 2026 году и коррекцию ошибок в 2027 году [R][340]; основное оборудование Carina, рассчитанной на универсальный набор операций, прибыло в DLR в июле 2026 года [C][855].

Машины этой архитектуры (реестр: 6, из них 3 устройств, 3 с вентилями). Quandela — Quandela Canopus (анонсирована, 24), Belenos (в эксплуатации, 12), Lucy (в эксплуатации, 12); ETRI (with KAIST and the University of Trento) — ETRI 8-photon silicon-photonic qubit chip (продемонстрирована, 8); PsiQuantum — Omega chipset (Moreton Bay / Chicago systems unnamed) (продемонстрирована); QuiX Quantum — Carina (анонсирована, 8).

Ячейки вне слотов архитектуры (3). Belenos: L10 ∅G-twofab (пробел Атласа — needs two L10 nodes: SiN/silica interferometer meshes (fab_pic) plus GaAs quantum-dot sour); Quandela Canopus: L10 ∅G-twofab (пробел Атласа — quantum-dot source (III-V MBE) plus photonic-chip interferometer — two L10 nodes as for Be); Lucy: L10 ∅G-twofab (пробел Атласа — needs two L10 nodes: SiN/silica interferometer meshes (fab_pic) plus GaAs quantum-dot sour).