← Quantum Technology AtlasТехнологии · Машины · Архитектуры · ОрганизацииEnglishעברית

Нелокальные qLDPC-коды (bivariate bicycle, «gross») code_qldpc

Разреженные стабилизаторные коды высокой скорости на торе степени 6, снижающие накладные расходы «физических на логический» примерно в десять раз по сравнению с поверхностным кодом.

Нелокальные qLDPC-коды (bivariate bicycle, «gross»)

code_qldpc · слой 7 Код · формируется · с 2025
Открыть на карте

Поверхностный код сам является qLDPC-кодом с 2D-локальными проверками и исчезающей скоростью; этот узел — нелокальное семейство с постоянной скоростью. «Gross» = код IBM [[144,12,12]] (144 = гросс, 12 дюжин; «two-gross» = [[288,12,18]]): 12 логических в 288 кубитах с проверками, порог 0.8%, нужна связность степени 6. На железе: восемь кодов IonQ на одной цепочке из 40 ионов достигают безубыточности в пределах погрешности в одном коде, который статья не называет, — не в [[18,4,3]] с 4 логическими в 18 ионах; Zhejiang [[18,4,4]] до безубыточности не дотягивает.

Обзор →

Ключевые источники

[248] S. Bravyi et al., “High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory,” Nature,… · 2024
[74] K. Wang et al., “Demonstration of low-overhead quantum error correction codes,” Nat. Phys.… · 2026
[496] T. J. Yoder et al., “Tour de gross: A modular quantum computer based on bivariate bicycle … · 2025
[48] T. Maurer et al., “Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs,” arXiv:2510.216… · 2025
[109] E. Tham et al., “Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes,” arXiv… · 2026

Пространство проектирования — атрибуты

(a) сродство носителя
промежуточный / не зависящий от носителя
(b) время · запутывание
—
(c) считывание
—
(d) подвижность
дальние статические связи
(e) управление
—
(f) структура ошибки
стохастическая паулиевская
(g) производство
—

Пространство оценки — датированные атрибуты

gross code overhead → 288 physical for 12 logical (~24/logical) vs ~3,000 surface
определяет: число кубитов с учётом качества · 2024-03 · источник
IonQ memories on a 40-ion ¹³³Ba chain: eight codes, BB [[18,4,3]] (4 logical in 18 ions) to [[30,4,5]] → 3.95 ± 0.68 s in one code the paper does not identify vs 3.84 ± 0.48 s physical (= 3 T2*; the June version gave 3.3 ± 0.9 s); BB [[18,4,3]] 2.48 ± 0.40 s; logical runs leakage-post-selected — break-even within error bars (arXiv version of 14 Sep 2026)
определяет: канал ошибок · 2026-09 · источник
Zhejiang [[18,4,4]] on 32 SC qubits → 8.91%/logical/cycle (not break-even)
определяет: канал ошибок · 2025-05 · источник
RSA-2048 with qLDPC (Pinnacle) → < 100,000 physical qubits at 10⁻³, 1 µs cycle
определяет: число кубитов с учётом качества · 2026-02 · источник

IBM Kookaburra (2026, ещё не поставлен). В аннотации IonQ сказано «4 логических в 18 физических» без нотации кода; таблица II версии arXiv от 14 сентября 2026 называет его BB[[18,4,3]] — 2.48 ± 0.40 s, ниже физических 3.84 ± 0.48 s.

Стандартные рекорды

слоёв двухкубитных вентилей за раунд синдрома → 7 · theory
Gross code: 'The full syndrome measurement cycle ... requires n ancillary qubits and a depth-7 circuit ... of nearest-neighbor CNOT gates' · 2023-08 · источник [S] ⓘ
слоёв однокубитных вентилей за раунд → не опубликовано · theory
Not stated: the depth-7 gross-code cycle is specified only as CNOT layers plus ancilla prep/measure; no 1Q layer count is given · 2023-08 · источник [S] ⓘ
скорость кода k/n → 0.0833 · theory
[[144,12,12]] gross code: 12 logical in 144 data qubits, k/n = 1/12; net rate 1/24 with the 144 ancillas ('288 physical in total') · 2023-08 · источник [S] ⓘ

Участники и цели — аннотации

Ионы в ловушках — линейная ловушка Пауля с индивидуальной лазерной адресацией — IonQ (Aria, Forte, Tempo), AQT, Qudoor, Maryland/Duke (EURIQA), Innsbruck · G2 G3 G6 G7
Ионы в ловушках — электронное управление кубитами (СВЧ / РЧ вентили) — Oxford Ionics (IonQ), eleQtron, QUDORA, Universal Quantum · G2 G3 G6 G7
Спины центров окраски — узлы сети (NV/SiV/T) — QuTech/Fujitsu, Harvard, Photonic Inc, Quantum Brilliance · G6
Решётка трансмонов с перестраиваемыми элементами связи (альтернатива) — IBM (Heron, Nighthawk), Google (Willow), Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu/RIKEN, QuantWare · G2 G3 G4
Фотоника на непрерывных переменных — GKP (альтернатива) — Xanadu (Aurora) · G4 G6
Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках (альтернатива) — Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL→IBM, QuTech/Groove, Quobly, Equal1 · G4 G7

Рёбра

нужно: Дальние элементы связи на чипе (c-couplers, mm-масштаб)°, Перемещение ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки)°, Шина на колебательных модах ионной цепочки (все со всеми в цепочке)°, Транспорт атомов пинцетами на АОД (зонная архитектура)°, Твердотельный спин-фотонный интерфейс (SiV, NV, T-центр)°, Перемещение спинов (конвейерный режим)°, Фотонная коммутация / маршрутизация (электрооптика, прямая связь)°
нужен для: Relay-BP для qLDPC (ПЛИС)
альтернативы: Повёрнутый поверхностный код (+ yoked-варианты), Высокоскоростные каскадные коды с трансверсальными вентилями
конфликтует с:
Статическая решётка со связью ближайших соседей открыт — смягчение в масштабе не показано
нужна степень ≥ 6; решётки heavy-hex недостаточно без c-couplers
цена bivariate bicycle-коды требуют графа Таннера степени 6 — две дальние связи на кубит, — чего heavy-hex (степень 2–3) не даёт; без c-couplers gross-код не запускается
смягчение c-couplers (Loon), затем модуль Kookaburra; измеренные точность и длина элемента связи пока не опубликованы · 2024-03
MWPM / Sparse Blossom (+коррелированное паросочетание) обходится выбором другой технологии вместо одной из двух
один сбой в bivariate bicycle-коде переворачивает три проверки (гиперрёбра); попарное паросочетание его не декодирует
цена ни один декодер на основе паросочетаний не запускал bivariate bicycle-код: в графе синдромов есть гиперрёбра, поэтому его декодируют BP+OSD (офлайн) и Relay-BP (реальное время, ПЛИС)
смягчение Relay-BP (dec_relaybp) или BP+OSD; паросочетание остаётся для кодов, подобных поверхностному · 2025-06
° одно из нескольких, что подошли бы · обычный маршрут, не строгая необходимость

Используют 12 машин (8 основная · 4 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. 1 — Figure 1: Tanner-graph structure of the [[144,12,12]][[144,12,12]] Bivariate Bicycle qLDPC code used in this work. Circles represent data (variable)…
A drawing of the Tanner graph of the [[144,12,12]] bivariate-bicycle quantum low-density parity-check code: 288 nodes on a 12 by 24 grid, red and blue circles for the two registers of data qubits and purple and yellow squares for the X- and Z-type checks, with curved lines sketching the long-range connections. It is Figure 1 of arXiv 2608.27901 by Seo, Han, Hour and Kim, a paper on fast belief-propagation decoding. This is the code known as the 'gross' code, 12 logical qubits in 144 data qubits at distance 12; notice that each check also reaches distant qubits, unlike in the surface code. “Fig. 1 — Figure 1: Tanner-graph structure of the [[144,12,12]][[144,12,12]] Bivariate Bicycle qLDPC code used in this work. Circles represent data (variable) nodes…” by Jeonggeun Seo, Youngsun Han, Leanghok Hour, Dongmin Kim, arxiv.org/abs/2608.27901, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Fig. 1: Implementation of the bivariate bicycle code. a, Schematic of the Kunlun processor. (Upper left) Tanner graph of the bivariate bicycle (BB)…
A four-panel figure of renders, not photographs: the Tanner graph of the [[18,4,4]] bivariate bicycle code on a torus, a layout of the 32-qubit superconducting processor Kunlun (18 data and 14 check qubits), a 10 µm inset of two couplers crossing, plus error, timing and circuit panels. From "Demonstration of low-overhead quantum error correction codes" by Ke Wang, Zhide Lu and co-authors. It shows how a qLDPC code that needs non-local connections is laid out on a flat chip with long-range couplers that cross over one another. “Fig. 1 — Fig. 1: Implementation of the bivariate bicycle code. a, Schematic of the Kunlun processor. (Upper left) Tanner graph of the bivariate bicycle (BB) code…” by Ke Wang et al., arxiv.org/abs/2505.09684, 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_qldpc · слой 7 Код · центральность 16.1 · формируется · с 2025 · обновлено 2026-09-30

Нелокальные qLDPC-коды (bivariate bicycle, «gross»)

Разреженные стабилизаторные коды высокой скорости на торе степени 6, снижающие накладные расходы «физических на логический» примерно в десять раз по сравнению с поверхностным кодом.

Вердикт. Реальный выигрыш по накладным расходам, доказанный лишь на расстоянии 3–5 на 32–40 физических кубитах; без поставленного модуля с дальней связью до конца 2027 г. остаётся бумажным преимуществом.

Ключевые источники

Λ — коэффициент подавления ошибок на один шаг кодового расстояния; QBI — DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 — классы целей, принятые в отчёте.

Сущность и происхождение

Код bivariate bicycle (BB) — это CSS-стабилизаторный код, обе проверочные матрицы которого суть многочлены от пары коммутирующих циклических сдвигов, так что проверки замощают тор: каждая проверка затрагивает шесть кубитов, каждый кубит входит в шесть проверок. Четыре соседа ближние, два — дальние замыкания через тор: разреженность и высокая скорость кода куплены ценой непланарной связности. Родословная тянется от bicycle-кодов MacKay и гиперграфовых произведений Tillich–Zémor через поднятые произведения Panteleev–Kalachev к работе Bravyi, Cross, Gambetta, Maslov, Rall и Yoder, Nature 627, 778 (2024-03-27), чей [[144,12,12]] «gross-код» держит 12 логических кубитов в 288 физических при пороге уровня схемы 0.8% против ≈3 000 физических на те же 12 логических в поверхностном коде при p = 0.1% D[248].

Атрибуты (граф технологий): сродство к носителю 0.5 — это слой кода, безразличный к тому, естественный носитель или искусственный, но наследующий его ошибки. Характерное время: собственного нет; запутывание здесь ни детерминированное, ни с оповещением (heralded). Считывание: собственного нет — код потребляет быстрое неразрушающее внутрисхемное измерение синдрома, предоставляемое носителем. Подвижность: дальнодействующая, и это определяющее требование. Модальность управления: отсутствует, ни при каком размещении. Структура ошибок с точки зрения кода: паулиевская. Производство: отсутствует.

Физика и пределы

Код не задаёт энергетического масштаба, а только учётную величину: k/n и глубину съёма синдрома. Gross-код кодирует одну двенадцатую своих информационных кубитов, а его синдромная схема глубины 7 стоит семи двухкубитных слоёв плюс одно измерение за раунд — та же глубина, что у поверхностного кода, но на графе, которого у аппаратуры нет D[248]. Пол задаётся порогом, 0.8% при деполяризующем шуме уровня схемы D[248]; ниже него подавление на шаг расстояния выигрывает у поверхностного кода потому, что блок несёт больше логических кубитов на единицу синдромной информации, а не потому, что какой-то кубит стал лучше.

Два структурных штрафа реальны. Расстояние не даётся даром: расстояние 12 на 288 кубитах требует дальних замыканий тора, а их удаление схлопывает семейство до того, что способна разместить решётка heavy-hex, и выигрыш по скорости кода исчезает. Декодирование труднее: граф Таннера содержит короткие циклы, поэтому паросочетание (matching) минимального веса неприменимо, а простое распространение доверия (belief propagation) не сходится; практический выбор — BP с постобработкой по упорядоченным статистикам (точно, но слишком медленно) либо Relay-BP S[48]. Худший режим отказа — всё, что код не видит как паулиевскую ошибку: утечка (leakage), потеря иона или атома; у разреженного кода меньше избыточных проверок, чтобы локализовать гиперребро. Преобразование в стирания (erasure) и удаление утечки сдвигают этот пол дальше, чем улучшение вентилей.

Достигнутый инженерный уровень

Лучшее продемонстрированное по состоянию на 3 сентября 2026 г.: восемь кодов IonQ на одной цепочке из 40 ионов (июнь 2026, пересмотрено 14 сентября 2026) — безубыточность (break-even) в пределах погрешности в одном коде, который статья не называет, 3.95 ± 0.68 s против 3.84 ± 0.48 s у физического кубита; лучшее время жизни среди bivariate-bicycle-кодов в её таблице II — 3.39 ± 0.47 s у [[24,4,4]], а [[18,4,3]], 4 логических кубита на 18 ионах данных, достигает 2.48 ± 0.40 s D[109]. Типичное при масштабе: ничего — ни один BB-код не запускался более чем на 40 физических кубитах ([[30,4,5]] от IonQ, вместе с анциллами), и ни в одном не выполнялся логический двухкубитный вентиль.

Хронология рекордов
Год Показатель Кто Тег+ключ
2024-03 [[144,12,12]]: 288 физических на 12 логических, порог 0.8%, кубитов примерно в 10× меньше, чем у поверхностного кода IBM D[248]
2025-05 Первый BB-код на аппаратуре: [[18,4,4]] на 32 трансмонах, 8.91 ± 0.17% на логический кубит за цикл — выше физической ошибки Zhejiang University D[74]
2025-06 Модульная архитектура: модуль на 288 кубитов + блок логической обработки на 90 кубитов, 5 000 физических → 121 логический при p = 10⁻³ IBM S[496]
2025-10 Декодирование gross-кода на ПЛИС (FPGA): итерация распространения доверия за 24 ns, в среднем менее 1 µs на цикл при p < 3×10⁻³ IBM S[48]
2026-06 / 2026-09 Первая безубыточность на qLDPC — в пределах погрешности: 3.95 ± 0.68 s у одного из кодов против 3.84 ± 0.48 s у физического кубита (3.3 ± 0.9 s в июньской версии, пересмотрено в версии arXiv от 14 сентября 2026 года; с постселекцией по утечке), логическая ошибка в 9× лучше, чем в трансмонном запуске IonQ D[109]

Доминирующий вклад в ошибку: в ионном запуске — постселектированные утечка и потеря; в трансмонном — двухкубитная ошибка за раунд глубины 7 на элементах связи (элементах связи) длиной до 6.5 mm D[74], [109].

Производство, материалы и цепочка поставок

Собственной фабрики у кода нет — именно поэтому он является вопросом цепочки поставок. На сверхпроводниковой аппаратуре он неосуществим без многослойной разводки и длинных элементов связи на кристалле: Loon от IBM, представленный 2025-11-12, с шестикратной связностью, удлинёнными элементами связи c-coupler и малопотерьными слоями разводки, служит технологическим носителем процесса, на 300 mm в Albany — ни числа кубитов, ни длины элемента связи, ни его точности (fidelity) по состоянию на 3 сентября 2026 г. не опубликовано C[49]. Процессор Kunlun из Zhejiang показывает альтернативу: 84 перекрывающихся элемента связи на воздушных мостах, связи длиной до 6.5 mm, на обычном техпроцессе — достаточно на 32 кубитах, но не на уровне безубыточности D[74]. Единая точка отказа — компетенция в корпусировании и литографии, которой владеют две-три организации: IBM/Albany, резонаторные хабы IQM C[487], китайские академические фабрики. У ионного маршрута фабричного ограничения нет: связность даёт колебательная (motional) шина, поэтому IonQ пришёл туда первым D[109]. Уязвимость к экспортному контролю косвенная: она лежит в аппаратуре (US Export Administration Regulations, ECCN 3A901; 3B904/3D901 для оборудования и ПО), а не в опубликованной математике.

Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод

Каждый раунд требует одного внутрисхемного измерения со сбросом на каждый проверочный кубит — 144 для gross-кода, — что даёт 144 бита синдрома за цикл на модуль, ~144 Mbit/s при цикле 1 µs: на порядок больше, чем у патча поверхностного кода расстояния 7, при двенадцатикратном числе логических кубитов. Связывающее ограничение — задержка декодирования, а не полоса: декодер обязан уложиться в цикл, иначе очередь необработанных синдромов растёт неограниченно, а BP-OSD этого не может. Relay-BP на ПЛИС от IBM показывает, что в принципе это достижимо — 24 ns на итерацию, в среднем менее 1 µs на цикл, — но это исследование на модельных данных, а не декодирование живых синдромов S[48]. На 10³ кубитах нагрузка ничем не примечательна; на 10⁴ (≈35 модулей, ~500 логических) суммарный поток составляет ~5 Gbit/s, декодер обязан быть размещён рядом, и предпосылкой становится коммутационная среда класса NVQLink (3.84 µs на круговой обход) либо ASIC на холодной ступени P[324]. На 10⁶ ничего не спроектировано.

Роль в стеке

Архитектуры: основной код на трёх — ионах в линейной ловушке Пауля с индивидуальной лазерной адресацией (IonQ), ионах в ловушках с электронными вентилями и управлением на кристалле (IonQ/Oxford Ionics) и спинах центров окраски в узлах сети (Photonic Inc.); альтернативный на трёх — решётке трансмонов с перестраиваемыми элементами связи (IBM, IQM, Zhejiang), фотонике на непрерывных переменных с кодом Готтесмана–Китаева–Прескилла (GKP) и кремниевых / германиевых спинах в квантовых точках (Diraq). Он требует дальних элементов связи на кристалле миллиметрового масштаба, перемещения ионов, колебательной шины ионной цепочки либо транспорта атомов оптическим пинцетом; он даёт поток синдромов, который потребляют декодеры класса Relay-BP; он заменяет поверхностный код; он конфликтует со связностью только между ближайшими соседями — heavy-hex недостаточно без элементов связи c-coupler. Цена перехода: выигрыш ≈10× по кубитам; потеряны планарность, декодеры на паросочетаниях и весь корпус техники решёточной хирургии, а BB-замена (адаптеры, блоки логической обработки) существует только на бумаге S[496]. Это один из немногих узлов слоя кода, дотягивающихся сразу до сверхпроводниковых, ионных и фотонных носителей; его ценность определяется тем, кто первым поставит связность степени 6. Производный такт: он задаёт d₂ — семь слоёв вентилей, — так что раунд на ионах с электронными вентилями равен 1.52 ms и задан вентилями против измеренных ≈1–5 ms; раунд решётки трансмонов — 0.65 µs против цикла QEC 1.1 µs D[1]. Соседний пустой слот: аппаратный логический CNOT между двумя BB-блоками.

Свидетельства — как измерены числа

Безубыточность здесь — сравнение памяти: время жизни логического кубита против лучшего физического кубита того же прибора, на многократно повторяемых раундах съёма синдрома с разрушающим финальным считыванием. Результат IonQ 3.95 ± 0.68 s против 3.84 ± 0.48 s (физическая база, 3·T₂: 3.3 ± 0.9 s в июньской версии, пересмотрена в версии arXiv от 14 сентября 2026 года) перекрывается в пределах одного стандартного отклонения и заявлен с постселекцией по утечке D[109] — для утверждения о памяти это защитимо, но так удаляется ровно тот класс ошибок, с которым разреженный код справляется хуже всего, а доля принятых прогонов в аннотации не приведена. Протокол к тому же упускает то, ради чего код существует: ни одна демонстрация BB нигде не сообщает о логическом двухкубитном вентиле, так что выигрыш по накладным расходам верифицирован только для хранения. Конфликт значений: основной отчёт ставит рядом с результатом IonQ запуск Harvard/QuEra [[16,6,4]]; это блочный код с высокой скоростью, а не код bivariate bicycle, и первоисточник не найден — считать IonQ и Zhejiang единственными аппаратными результатами по BB. Заявление IBM от июля 2026 г. «70 логических кубитов, 468 T-вентилей» относится к пространственно-временному коду, обнаруживающему* ошибки, и сюда не относится D[46].

Время жизни 3,95 ± 0,68 с, на котором IonQ заявляет безубыточность, взято из введения её arXiv-версии от 14 сентября 2026 года; таблица II этой версии не содержит кода с 3,95 с, а лучшее время жизни в ней — BB[[24,4,4]], 3,39 ± 0,47 с. Не опубликовано: код, число раундов и логическая ошибка на раунд, стоящие за цифрой 3,95 с, а также датированное число патентных семейств по qLDPC. «До 20× меньше физических кубитов» у Photonic Inc. — заявление компании без указанной логической частоты ошибок. «В 10× меньше кубитов» в блоге IBM — округление сравнения из Nature (288 против ≈3 000 физических кубитов), отношение, зависящее от принятой физической частоты ошибок.

Участники и экономика

Кто.
Организация Роль Страна Что именно делает с технологией Свидетельство
IBM разработчик США Изобрёл gross-код; чип связности Loon, модуль Kookaburra, декодер Relay-BP D[248]S[48], [496]
IonQ разработчик США Единственное аппаратное заявление о безубыточности qLDPC — в пределах погрешности, в одном коде, который статья не называет; её [[18,4,3]] (4 логических на 18 ионах) остаётся ниже времени жизни физического кубита D[109]
Zhejiang University исследования Китай Первый BB-код на аппаратуре, 32-кубитный процессор Kunlun D[74]
Photonic Inc. разработчик Канада Семейство qLDPC SHYPS, «до 20x меньше физических кубитов» C[670]P[671]
IQM разработчик Финляндия Резонаторные хабы; демонстраторы qLDPC обещаны на 2027-28 C[487]
DARPA финансирующая сторона США QBI Stage B финансирует IBM, IonQ, Photonic Inc. и ещё восемь команд G[65]факт

Деньги.

  • 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, одиннадцать команд · до $15 M каждой (USD) · объявлено G[65]факт
  • 2026-05-12 · Photonic Inc. · финальное закрытие раунда · $200 M при оценке $2 B (USD) · Microsoft среди вернувшихся инвесторов · $350 M суммарно · закрыто P[186]факт
  • 2026-05-21 · IBM/Anderon · письмо о намерениях по CHIPS · $1 B + $1 B собственных средств IBM (USD) · Dept of Commerce · LOI G[300]факт
  • 2026-06-02 · IBM · пятилетние обязательства по квантовому направлению · >$10 B (USD) · объявлено C[57]факт
  • 2026-07-31 · IonQ · SkyWater, собственная фабрика ионных ловушек · ~$1.8 B (USD) · закрыто C[19]факт

Рынок и цепочка поставок. qLDPC никто не продаёт. Продаётся связность, делающая его применимым, — многослойное сверхпроводниковое межсоединение (IBM в Albany, резонаторные хабы IQM), чипы ионных ловушек (IonQ владеет SkyWater C[19]) — и декодирование, делающее его приемлемым по цене (собственная разработка IBM, коммутационная среда NVIDIA P[324]). Риск концентрации предельный: одна организация держит и сам код, и единственный носитель связности, построенный под него. Экономика единицы и есть весь аргумент: ~24 физических на один логический против ~1 000 для патча поверхностного кода расстояния 25 D[1], [248]. Платят за это только G3 и G4.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Патентного семейства по bivariate bicycle в индексе Justia под этой формулировкой по состоянию на 2026-09-03 нет — IBM публиковала, а не огораживала P[672]. Защищаемая ИС лежит слоем ниже: IBM US 12,517,856 (выдан 2026-01-06) и US 12,587,192 на резонаторные цепочки с перестраиваемыми индуктивными элементами связи (выдан 2026-03-24) G[498]факт. ИС на декодеры подана другими: KAIST US 12,346,774 (2025-07-01), Princeton US 11,941,489 (2024-03-26), US 2026/0172053 на декодеры qLDPC (2026-06-18) G[672]. Поле держится на Stim, PyMatching и BP-OSD; стандарта не существует.

Дорожные карты и послужной список. IBM: Kookaburra, память на qLDPC плюс блок логической обработки (обещано 2025-06-10 · на 2026 · не поставлено по состоянию на 2026-09-03); модули Cockatoo (2025-06-10 · 2027 · в ожидании); Starling, 200 логических и 10^8 вентилей (2025-06-10 · 2029 · в ожидании) R[72], [481]. Дорожная карта от 2022-05-10 обещала Kookaburra как 1 386-кубитный процессор к 2025 г. C[313]факт; IBM поставила все опубликованные компоненты стека, кроме самого кода, так что 2026 г. — оптимистично, а 2027 г. — правдоподобно. IQM: демонстраторы qLDPC (2026-01-05 · 2027-28 · в ожидании) C[487]. Photonic Inc.: SHYPS анонсирован 2025-02-11, прошёл рецензирование 2026-08, аппаратной реализации по-прежнему нет C[670]P[671].

Стратегическое прочтение. Если BB-коды заработают в масштабе, IBM выигрывает архитектурный спор, который ведёт с 2024 г., и каждая дорожная карта на поверхностном коде либо принимает на себя 10x проигрыш по накладным расходам, либо переключается. Ионные и связанные фотоникой платформы выигрывают попутно; проигравшим оказывается любая платформа, единственный рычаг которой — планарная литография. Переговорная сила у того, кто контролирует межсоединение высокой степени, а не у авторов кода.

Перспективы и открытые вопросы

Подтвердить в течение 12–24 месяцев, если IBM продемонстрирует память на gross-коде ниже уровня безубыточности с декодированием в реальном времени (Kookaburra, обещан на 2026 г.), если какая-либо группа выполнит логический двухкубитный вентиль между BB-блоками или если появится результат по BB без постселекции по утечке. Понизить, если Kookaburra съедет за конец 2027 г. или если опубликованная точность элементов связи c-coupler в Loon окажется настолько низкой, что съест 10× выигрыш по скорости кода. В лучшем случае к 2029 г.: машины класса Starling, 200 логических кубитов по ≈24–40 физических на каждый, оценки факторизации падают в диапазон 10⁵ кубитов S[7], [29]. В худшем случае: лабораторный курьёз на 20 кубитов, где связность стоит больше точности, чем экономит скорость кода.

Открытые вопросы: (1) какой двухкубитной точности стоит элемент связи миллиметрового масштаба и не превышает ли эта цена выигрыш по скорости кода? (2) удержит ли Relay-BP свою задержку на живых синдромах? (3) выигрывают ли логические вентили BB через адаптеры у решёточной хирургии, если считать вместе с блоком логической обработки? (4) как смещается порог при утечке и потере вместо деполяризующего шума? (5) принимает ли это семейство кто-нибудь за пределами IBM? Следить за раскрытием точности Loon и за демонстратором IQM 2027 г.

Литература
  1. [1] Google Quantum AI and Collaborators, “Quantum error correction below the surface code threshold,” Nature, vol. 638, no. 8052, pp. 920–926, Dec. 2024, doi: 10.1038/s41586-024-08449-y. [D]
  2. [7] C. Gidney, “How to factor 2048 bit RSA integers with less than a million noisy qubits,” arXiv:2505.15917, May 2025. [S]
  3. [19] IonQ, “IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology,” Jul. 31, 2026. [Online]. Available: https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology [C]
  4. [29] P. Webster et al., “The Pinnacle Architecture: Reducing the cost of breaking RSA-2048 to 100 000 physical qubits using quantum LDPC codes,” arXiv:2602.11457, Feb. 2026. [S]
  5. [46] S. Martiel et al., “Sampling hard circuits with verifiably high fidelity,” arXiv:2607.25941, Jul. 2026. [D]
  6. [48] T. Maurer et al., “Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs,” arXiv:2510.21600, Oct. 2025. [S]
  7. [49] IBM, “IBM Delivers New Quantum Processors, Software, and Algorithm Breakthroughs on Path to Advantage and Fault Tolerance,” Nov. 12, 2025. [Online]. Available: https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance [C]
  8. [57] IBM Quantum, “Why IBM is investing $10 billion into quantum computing,” Jun. 2, 2026. [Online]. Available: https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq [C]
  9. [65] DARPA, “Stage B selection,” Nov. 6, 2025. [Online]. Available: https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection [G]
  10. [72] IBM, “Quantum Roadmap.” [Online]. Available: https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/ [R]
  11. [74] K. Wang et al., “Demonstration of low-overhead quantum error correction codes,” Nat. Phys., 2026, doi: 10.1038/s41567-025-03157-4. arXiv:2505.09684. [D]
  12. [109] E. Tham et al., “Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes,” arXiv:2606.06455, Jun. 2026. [D]
  13. [186] M. Abdel-Kareem, “Photonic Inc. Reaches $2B Valuation with $200M Final Close,” Quantum Computing Report, May 12, 2026. [Online]. Available: https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/ [P]
  14. [248] S. Bravyi et al., “High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory,” Nature, vol. 627, no. 8005, pp. 778–782, Mar. 2024, doi: 10.1038/s41586-024-07107-7. arXiv:2308.07915. [D]
  15. [300] National Institute of Standards and Technology, “Department of Commerce Announces Letters of Intent With 9 Companies for $2 Billion to Accelerate U.S. Leadership in Quantum Computing,” NIST News, May 21, 2026. [Online]. Available: https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion [G]
  16. [313] J. Gambetta, “Expanding the IBM Quantum roadmap to anticipate the future of quantum-centric supercomputing,” IBM Quantum Blog, May 10, 2022. [Online]. Available: https://www.ibm.com/quantum/blog/ibm-quantum-roadmap-2025 [C]
  17. [324] S. Caldwell et al., “NVIDIA NVQLink Architecture Integrates Accelerated Computing with Quantum Processors,” NVIDIA Technical Blog, Nov. 17, 2025. [Online]. Available: https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ [P]
  18. [481] R. Mandelbaum et al., “How IBM will build the world's first large-scale, fault-tolerant quantum computer,” IBM Quantum Computing Blog, Jun. 10, 2025. [Online]. Available: https://www.ibm.com/quantum/blog/large-scale-ftqc [R]
  19. [487] F. Vigneau, “IQM Constellation: A New Quantum Processor Architecture for Scalable Error Correction,” IQM Quantum Computers, Sep. 30, 2025. [Online]. Available: https://iqm.tech/blog/iqm-constellation-a-new-quantum-processor-architecture-for-scalable-error-correction/ [C]
  20. [496] T. J. Yoder et al., “Tour de gross: A modular quantum computer based on bivariate bicycle codes,” arXiv:2506.03094, Jun. 2025. [S]
  21. [498] Justia Patents, “Patent search: ‘long-range coupler’ qubit (results as of Sep. 3, 2026).” [Online]. Available: https://patents.justia.com/search?q=%22long-range+coupler%22+qubit Also https://patents.google.com/patent/US12517856B2/en. Also https://patents.google.com/patent/US12587192B2/en. [G]
  22. [670] Photonic Inc., “Photonic accelerates the timeline to useful quantum computing with breakthrough results in error correction,” Feb. 11, 2025. [Online]. Available: https://photonic.com/news/shyps-codes-announcement/ [C]
  23. [671] M. U. Rehman, “Photonic Publishes SHYPS QLDPC Code Results in Nature Communications,” The Quantum Insider, Aug. 26, 2026. [Online]. Available: https://thequantuminsider.com/2026/08/26/photonic-shyps-quantum-error-correction-nature-communications/ [P]
  24. [672] Justia Patents, “Patent search: ‘parity check’ quantum error correction code (results as of Sep. 3, 2026).” [Online]. Available: https://patents.justia.com/search?q=%22parity+check%22+quantum+error+correction+code Also https://patents.google.com/patent/US12346774B2/en. [P]