← Quantum Technology AtlasТехнологии · Машины · Архитектуры · ОрганизацииEnglishעברית

Отказоустойчивость на основе слияний code_fusion

Отказоустойчивый код, собираемый из разрушающих линейно-оптических слияний (fusion) над заранее изготовленными фотонными ресурсными состояниями; теоретически терпит 2.7-17.4% потерь фотонов и ни разу не был выполнен сквозным образом.

Отказоустойчивость на основе слияний

code_fusion · слой 7 Код · только теория / проект
Открыть на карте

Ресурсные состояния + слияния; порог потерь 2.7%/фотон (усиленный 6-ring), 17.4% — только для {7,4}-кодированного ресурсного состояния из ~168 фотонов; демонстраций нет.

Обзор →

Ключевые источники

[179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. … · 2023
[169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, v… · 2025
[264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The su… · 2026

Пространство проектирования — атрибуты

(a) сродство носителя
фотон (естественная частица, искусственно сформированные моды)
(b) время · запутывание
—
(c) считывание
—
(d) подвижность
летающие кубиты (фотоны)
(e) управление
—
(f) структура ошибки
потеря (стирание)
(g) производство
—

Пространство оценки — датированные атрибуты

loss threshold → 2.7% per photon (boosted 6-ring); 17.4% ({7,4}-encoded resource state)
определяет: канал ошибок · 2025-06 · источник

Каркас FBQC — Bartolucci et al., Nat. Commun. 14, 912 (2023-02). 2.7% (усиленный 6-ring) и 0.38–0.82% у Sparrow (некодированный 6-ring, arXiv:2606.28490, 2026) исходят из разных допущений об усилении, модели смещения шума и декодере и не сведены.

Стандартные рекорды

слоёв двухкубитных вентилей за раунд синдрома → не опубликовано · theory
No syndrome round exists in FBQC: destructive fusion measurements on small resource states replace the repeated stabiliser circuit · 2025-06 · источник [S] ⓘ
скорость кода k/n → не опубликовано · theory
No k/n for the headline instance: the 2.7%-loss-threshold construction is a boosted 6-ring resource state, not an [[n,k,d]] block code · 2025-06 · источник [S] ⓘ

Участники и цели — аннотации

Фотоника на основе слияний (FBQC) — PsiQuantum (Omega), Quandela, QuiX · G4 G6

Рёбра

нужно: Линейно-оптическое слияние (с оповещением), Генератор многофотонных ресурсных состояний (RSG; 6-ring и т.п.)
нужен для: MWPM / Sparse Blossom (+коррелированное паросочетание)°·
альтернативы: Бозонное каскадирование (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC)
° одно из нескольких, что подошли бы · обычный маршрут, не строгая необходимость

Используют 2 машин (2 основная · 0 альтернатива)

↗ карточка реестра · статья / продукт / пресса: ссылки, где машина названа (атрибуция проверена 20 сентября 2026)

Иллюстрации

У каждой иллюстрации — рассказ о том, что на ней, и строка авторства.

Fig. 3 — Fig. 3: Performance of the six-ring (orange line) and 4-star (blue line, FBQC version of best architecture in literature11, see Supplementary note V…
Plot of simulated error thresholds, drawn by computer. From Nature Communications (2023), 'Fusion-based quantum computation', by Sara Bartolucci, Terry Rudolph, Chris Sparrow and colleagues. It compares two fusion networks, '6-ring' and '4-star', by the combinations of fusion erasure probability and measurement error probability they can still correct: the shaded areas below each line. The 6-ring network tolerates about 12% erasure when measurements are perfect, far more than the 4-star network's about 7%. Fusion-based quantum computing builds its code from small entangled photon states joined by fusion measurements. “Fig. 3 — Fig. 3: Performance of the six-ring (orange line) and 4-star (blue line, FBQC version of best architecture in literature11, see Supplementary note VA) fusion…” by Bartolucci et al., www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 4 — Fig. 4: (a)-(c) Graph state measurement patterns that establish loss-tolerance. (d) Tree-encoded fusion scheme. (e) Preparing tree-encoded logical q…
A six-panel drawn figure: small graph-state diagrams of measurement patterns, a tree-encoded fusion joining two logical qubits, and heat maps of simulated fusion success rates. It is Figure 4 of "Photonic Quantum Computing on Spin Memory Architecture with Tree-Encoded Fusion" by Xiangyu Ren, Yuexun Huang and co-authors (arXiv). It illustrates fusion-based fault tolerance built on heralded linear-optical fusions, where tree-shaped encodings help a fusion tolerate photon loss and failure; compare the redundant, repeat-until-success and tree-encoded maps as the encoding parameters grow. “Fig. 4 — Fig. 4: (a)-(c) Graph state measurement patterns that establish loss-tolerance. (d) Tree-encoded fusion scheme. (e) Preparing tree-encoded logical qubit from…” by Xiangyu Ren et al., arxiv.org/abs/2604.21475, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Fig. 1: Outline of the architecture.a Setup for the measurement of parity check ZjZm of two foliated data qubits j and m at time intervals t and t +…
Five-panel drawn figure of an architecture for a photonic quantum computer. From npj Quantum Information (2026), 'Fusion-based implementation of qLDPC codes with quantum emitters', by Susan X. Chen, Matthias C. Löbl, Ming Lai Chan, Anders S. Sørensen and Stefano Paesani. Panel (b) stacks layers of a bivariate-bicycle low-density parity-check code, joined partly by long optical fibres; its inset shows a fusion, two photons each carried on two rails and mixed on beam splitters before four detectors. Panels (c)–(e) show the small entangled photon states the code is built from and the emitter circuits that make them. Notice the long-range fibre links. “Fig. 1 — Fig. 1: Outline of the architecture.a Setup for the measurement of parity check ZjZm of two foliated data qubits j and m at time intervals t and t + 1 by…” by Chen, Susan X.; Löbl, Matthias C.; Chan, Ming Lai; Sørensen, Anders S.; Paesani, Stefano, www.nature.com/articles/s41534-026-01233-y, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
code_fusion · слой 7 Код · центральность 6.7 · только теория / проект · обновлено 2026-09-30

Отказоустойчивость на основе слияний

Отказоустойчивый код, собираемый из разрушающих линейно-оптических слияний (fusion) над заранее изготовленными фотонными ресурсными состояниями; теоретически терпит 2.7-17.4% потерь фотонов и ни разу не был выполнен сквозным образом.

Вердикт. Реально: пороги по потерям, полученные моделированием, от 2.7% (усиленное 6-кольцо) до 17.4% (кодирование {7,4}). Не доказано: хотя бы один аппаратный прогон схемы; существуют только компоненты. Понизить в ранге, если к 2029 году не будет продемонстрирована решётка слияний.

Ключевые источники

Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Участники и экономика»).

Сущность и происхождение

Отказоустойчивая архитектура без детерминированного двухкубитного вентиля: заранее изготовленные фотонные ресурсные состояния потребляются разрушающими линейно-оптическими слияниями, а сам код живёт в картине того, какие слияния прошли успешно, какие отказали и какие сообщили о потере. Bartolucci, Birchall, Bombín и их коллеги из PsiQuantum формализовали её вместе с порогами в 2023 году S[179]. Она замещает бозонное каскадирование на коде Готтесмана–Китаева–Прескилла (GKP) в качестве маршрута фотоники к отказоустойчивости. Атрибуты: летающие фотоны, отсутствие собственной модальности управления и собственного такта; ошибки чистых потерь, отсутствие производственного предшественника помимо слияния и генерации ресурсных состояний.

Физика и пределы

Потери здесь — проектная переменная: потерянный фотон превращает слияние в стирание (erasure) с оповещением (heralded) в известном месте; отказ самого слияния стирает один из двух его исходов, и декодер обходит оба случая. Отсюда необычно высокие допуски — 2.7% потерь на фотон при усиленном 6-кольце и 17.4% при состоянии с кодированием {7,4} из ~168 фотонов, которое никто не умеет изготавливать S[179]. Подвох лежит ниже порога. Переанализ 2026 года показывает, что уже один отказ слияния при нулевых физических потерях оставляет пол логической ошибки, убывающий только с ростом кодового расстояния, — а значит, само по себе нахождение ниже порога ничего не говорит о накладных расходах на достижение 10⁻¹⁰; слияние через посредство излучателя поднимает порог до 7.0–7.3% против 0.38–0.82% у некодированного 6-кольца S[264]факт. Сдвинуть этот пол можно только фотоникой с меньшими потерями, усиленным слиянием или излучателями.

Достигнутый инженерный уровень

таблица
Дата Показатель Кто Тег
2023-02 Выведены каркас FBQC и пороги Bartolucci et al., PsiQuantum S[179]
2025-02 Белловская точность слияния на уровне компонента 99.22% PsiQuantum D[169]
2025-06 Порог по потерям от 2.7% (усиленное 6-кольцо) до 17.4% ({7,4}) теория S[179]
2026-06 Пол от отказов слияния при нулевых потерях; порог 7.0–7.3% с излучателем Sparrow S[264]

В межплатформенной таблице отчёта фотоника набирает ноль по каждому примитиву отказоустойчивости: нет подпорогового масштабирования, нет логического кубита за точкой безубыточности (break-even), нет логического двухкубитного вентиля, декодирование только на уровне обнаружения D[687].

Пороги потерь для 6-кольца несопоставимы: 2,7% на фотон для 6-кольца с бустингом [179] против 0,38–0,82% (статическое смещение) для некодированного 6-кольца [264] — при разном бустинге, разных моделях смещения и разных декодерах. Все пороги фьюжн-схем — результаты моделирования, ни один не измерен, и ни одна независимая группа их не воспроизвела. На 4 сентября 2026 года PsiQuantum не опубликовала ни ответа на подпороговую критику 2026-06, ни одного аппаратного результата 2026 года; её прогресс виден только через контракты DARPA по V&V.

Производство, материалы и цепочка поставок

Специально под этот код ничего не производится; он наследует стек фотонных ИС своих входов (300-mm кремний у GlobalFoundries) Cфакт. Ни цифр выхода годных, ни стоимости, ни энергопотребления не существует, потому что его никто не исполняет. Нагрузка, которую он накладывает, — это синхронизация: состояние с кодированием {7,4} означает ~168 фотонов на раунд, у каждого свой источник, коммутационный тракт и детекторный канал, — против рекорда в 8 слитых фотонов при 0.4–2.3 в минуту D[688]. При 10³ слияний/с ограничением служат потери в коммутаторах; при 10⁶, которые требуются полезной машине, — число криогенных детекторных каналов и упреждающее управление с гигагерцевым темпом, причём не построено ни то ни другое. Позиция ECCN 4A906 накрывает собранную машину факт.

Роль в стеке

Требует линейно-оптического слияния и генератора ресурсных состояний (RSG) — ни того ни другого в масштабе, релевантном коду, — и ничего не отдаёт вниз по стеку: он венчает фотонную архитектуру на слияниях (PsiQuantum, Quandela, QuiX). Он замещает бозонное каскадирование на GKP, и замена тотальна: другой носитель, другие детекторы, другая модель ошибок. Его мегагерцевый цикл — проектное утверждение, а не измерение: реальный цикл задаётся подачей ресурсных состояний, ~0.4–2.3 в минуту D[688]. Верификация: пороги представляют собой симуляции декодера при заявленных моделях шума, никогда не измерялись и независимо не воспроизводились; переанализ 2026 года — первое опубликованное оспаривание релевантности этого каркаса, оставшееся без ответа по состоянию на 4 сентября 2026 г.

Участники и экономика

Кто.
Организация Роль Страна Что именно делает с технологией Свидетельство
PsiQuantum разработчик США Создала FBQC; единственная дорожная карта, целиком поставленная на неё S[179]
Quandela разработчик Франция Эксплуатирует совместимое линейно-оптическое оборудование Cфакт
Sparrow Quantum исследования Дания Опубликовала подпороговую критику 2026 года Sфакт
DARPA инвестор США V&V стека PsiQuantum на Stage C программы QBI факт

Деньги.
2024-04 · PsiQuantum · обязательства федерального правительства Австралии и штата Квинсленд · A$940 M · объявлено Pфакт
2025-09-10 · PsiQuantum · раунд серии E · USD 1 B при оценке USD 7 B · закрыт факт
2026-05-21 · PsiQuantum · письмо о намерениях по программе CHIPS (США) · USD 100 M · необязывающее факт
2026-07-22 · PsiQuantum · расширение DARPA QBI Stage C · USD 125 M · окончательно факт

Рынок и цепочка поставок. Ни продукта, ни рынка: активом служат дорожная карта плюс государственные обязательства; значимые поставщики находятся выше по цепочке. Платят только G3/G4.

Интеллектуальная собственность и стандарты. По состоянию на 4 сентября 2026 г. датированного патентного семейства, специфичного именно для кода на решётке слияний, нет; ближайшее — US 12,437,225 компании ORCA факт.

Дорожные карты и послужной список. (2024-04 · полезная машина в Брисбене к концу 2027 года · под угрозой: площадка перенесена в Моретон-Бей, начало строительства сдвинулось на 2026-06, поставка криогенной установки Linde ожидается не ранее 2H 2027 Cфакт) Pфакт. Сильный публикационный послужной список, слабая дисциплина сроков.

Стратегическое прочтение. Если подпороговая критика устоит, крупнейшей частно финансируемой ставке в фотонике потребуется сеть с радикально меньшими потерями либо разворот к гибридам с излучателями — то есть перепроектирование для компании, которая и без того отстаёт от графика. Выигравшие в случае успеха: PsiQuantum, её фабрика, поставщики детекторов; проигравшие: бозонный GKP и все, кто продаёт быстрый вентиль, а не дешёвое стирание.

Перспективы и открытые вопросы

Подтвердить к 2028 году: сквозная демонстрация решётки слияний при любом кодовом расстоянии с измеренными потерями и логической ошибкой; понизить в ранге, если сохранятся только покомпонентные цифры. Лучший сценарий к 2029 году: небольшая работающая решётка. Худший сценарий: схема остаётся статьёй, а наследуют её гибриды с излучателями. Открытые вопросы: опровергнет ли кто-нибудь критику 2026 года; какой порог переживёт встречу с оборудованием; опубликует ли Stage C хоть одну цифру уровня кода.

Сетям слияний не обязательно нести всё вычисление: конструкция 2026 года ограничивает их швом распределённой хирургии решётки поверхностного кода между процессорами на материальных кубитах, где «гибридные проверки» сочетают локальные считывания анцилл с исходами слияний фотонных ресурсных состояний P[893]. В моделировании без локального шума шов выдерживает стирание 50% исходов слияний (38% и 32% при ресурсных цепочках, усечённых до восьми и пяти кубитов), а расстояние на интерфейсе для наблюдаемой объединения (merge) растёт с d + 1 до 2d + 1; при частоте ошибок схем и ресурсных состояний 10⁻³ локальные ошибки в значительной мере маскируют это преимущество, а генерация ресурсных состояний не моделировалась P[893].

Литература
  1. [169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, vol. 641, no. 8064, pp. 876–883, Feb. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-08820-7. [D]
  2. [179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. 912, Feb. 2023, doi: 10.1038/s41467-023-36493-1. arXiv:2101.09310. [S]
  3. [264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The subthreshold issue of fusion-based quantum computing,” arXiv:2606.28490, Jun. 2026. [S]
  4. [687] R. Neeman, “Quantum Technology Atlas,” ed. 2026.09, Qodeh, Sep. 2026, §3.2. [D]
  5. [688] P. Thomas, L. Ruscio, O. Morin, and G. Rempe, “Fusion of deterministically generated photonic graph states,” Nature, vol. 629, no. 8012, pp. 567–572, May 2024, doi: 10.1038/s41586-024-07357-5. [D]
  6. [893] F. Burt et al., “Loss-tolerant distributed lattice surgery using fusion networks,” arXiv:2610.01923, Oct. 2026. [P]