← Quantum Technology AtlasТехнологии · Машины · Архитектуры · ОрганизацииEnglishעברית

Электрооптическое управление + электроника прямой связи (комн. т.) ct_eo

Модуляторы при комнатной температуре, управляемые исходами детектирования в пределах одного оптического такта, — слой упреждающего управления, необходимый любой фотонной архитектуре.

Электрооптическое управление + электроника прямой связи (комн. т.)

ct_eo · слой 5 Управление · продемонстрировано · с 2020

МГц–ГГц переключение BTO/TFLN-модуляторов по результатам детекторов в пределах одного такта.

Обзор →

Ключевые источники

[173] H. A. Rad et al., “Scaling and networking a modular photonic quantum computer,” Nature, vo… · 2025
[825] QuiX Quantum, “QuiX Quantum Installs Real-Time Control Component for Universal Photonic Qu… · 2026
[822] D. Duggan et al., “FPGA Based Feedforward System for Photonic Quantum Computing Applicatio… · 2026
[516] C. Català-Lahoz et al., “High-speed non-volatile barium titanate field-programmable photon… · 2026
[169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, v… · 2025

Пространство проектирования — атрибуты

(a) сродство носителя
фотон (естественная частица, искусственно сформированные моды)
(b) время · запутывание
—
(c) считывание
—
(d) подвижность
—
(e) управление
электрооптическое @ комнатная
(f) структура ошибки
потеря (стирание)
(g) производство
фабрика ФИС

Пространство оценки — датированные атрибуты

single-clock-cycle feed-forward → 1 MHz (Aurora)
определяет: такт (время цикла) · 2025-01 · источник

Стандартные рекорды

задержка прямой связи → 1.0 µs · типичное
Xanadu Aurora: 'real-time single-clock-cycle feedforward' at a 1 MHz clock, so the detect-to-modulator loop closes within 1 us · 2025-01 · источник [D] ⓘ
линий управления на кубит → не опубликовано · типичное
Aurora: '36 photon-number-resolving detectors' and '12 physical qubit modes at each clock cycle'; modulator count per mode is not given · 2025-01 · источник [D] ⓘ

Участники и цели — аннотации

Бозонный сэмплер — USTC (Jiuzhang), Xanadu (Borealis), ORCA · G1

Используют 14 машин (14 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 — Figure 3: Characterization of the modulator frequency response. (a) Optical micrograph of the slow-wave electrodes of the Mach-Zehnder modulator (MZ…
A four-panel paper figure: a microscope image and labelled drawing of the gold travelling-wave electrodes of a Mach-Zehnder modulator with T-shaped loading fingers, and plots of microwave transmission and reflection, electrode loss and index, and electro-optic response up to 120 GHz. It is Fig. 3 of arXiv 2604.14836 by Li, Kotz, Schwarzenberger, Koos and Kippenberg on thin-film lithium tantalate modulators. It shows how fast such a modulator can switch, the key figure for electro-optic drive in photonic quantum computing, though no feed-forward electronics appear. “Fig. 3 — Figure 3: Characterization of the modulator frequency response. (a) Optical micrograph of the slow-wave electrodes of the Mach-Zehnder modulator (MZM) with an…” by Zihan Li, Alexander Kotz, Adrian Schwarzenberger, Christian Koos, Tobias J. Kippenberg, arxiv.org/abs/2604.14836, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 1: – Conceptual schematic. a Schematic of the integrated optical circuit. The evolution of the input photon state is illustrated for the thre…
A low-resolution drawing, not a photograph. (a) A thin-film lithium niobate chip: a time-bin photon (two pulses 100 ps apart) enters an electro-optic Mach–Zehnder switch with gold electrodes and a thermal phase shifter, which routes the early or late pulse into the long or short arm of an unbalanced interferometer (100 ps delay, phase electrode θ) feeding two detectors; rows i–iii show three switch drive settings and the resulting measurements. (b) Bloch sphere of the measured time-bin states. It is Fig. 1 of arXiv 2604.16695 (April 2026) by Andrea Bernardi, … Daniele Bajoni, on a gigahertz-rate receiver for time-bin quantum communication. It shows photonic switching at single-switch scale. “Fig. 1 — Figure 1: – Conceptual schematic. a Schematic of the integrated optical circuit. The evolution of the input photon state is illustrated for the three…” by Andrea Bernardi et al., arxiv.org/abs/2604.16695, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 1: Low voltage and high bandwidth thin film lithium tantalate modulators on a fused silica substrate. (a) Microscope picture of a chip compri…
A nine-panel paper figure on thin-film lithium tantalate electro-optic modulators: an optical image of an 18 mm chip with three modulators, a photograph of a 4-inch wafer, a drawn eight-step fabrication flow, and coloured electron micrographs of the gold electrodes, waveguide cross-section and laser-cut chip edge. It is Fig. 1 of arXiv 2604.14836 by Li, Kotz, Schwarzenberger, Koos and Kippenberg. Such fast modulators are what electro-optic feed-forward in photonic quantum computers switches; notice the rib waveguide between gold electrodes, a sibling of thin-film lithium niobate. “Fig. 1 — Figure 1: Low voltage and high bandwidth thin film lithium tantalate modulators on a fused silica substrate. (a) Microscope picture of a chip comprising three…” by Zihan Li, Alexander Kotz, Adrian Schwarzenberger, Christian Koos, Tobias J. Kippenberg, arxiv.org/abs/2604.14836, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
ct_eo · слой 5 Управление · центральность 5.2 · продемонстрировано · с 2020 · обновлено 2026-09-03

Электрооптическое управление + электроника прямой связи (комн. т.)

Модуляторы при комнатной температуре, управляемые исходами детектирования в пределах одного оптического такта, — слой упреждающего управления, необходимый любой фотонной архитектуре.

Вердикт. Задержка петли достигла в 2026 году 150–196 ns против 80 ns у коммутатора: электроника отстоит от компонентного предела примерно в 2×, а не на порядки. Понизить в ранге, если к 2028 году не появится субмикросекундной петли в системном масштабе.

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

Слой при 300 K, который возбуждает фотонные кубиты и замыкает измерительную петлю: лазеры накачки, модуляторы на тонкоплёночном ниобате лития (TFLN) или титанате бария (BTO) и электроника, превращающая щелчок детектора или гомодинную квадратуру в управляющее напряжение до прихода следующего фотона. Единственный среди узлов управления, он не имеет криогенного варианта: электроника при 300 K считывает детекторы вблизи 2 K, поэтому каждая петля дважды пересекает эту границу. Атрибуты: собственного носителя нет, неподвижен, ошибки с доминированием потерь; электрооптическая модальность при комнатной температуре, изготовление фотонных ИС.

Физика и пределы

Ограничением служит не полоса модулятора. Связывают руки фронт нарастания детектора, дискриминация, принятие решения и установление драйвера, которые обязаны уместиться в ту оптическую задержку, какую вы способны себе позволить. Удержание фотона на 100 ns в нитриде кремния стоит ~15 m волновода; при измеренных PsiQuantum потерях 1.8 ± 0.2 dB/m в одномодовом SiN это ~27 dB против бюджета около 0.5 dB на фотон. Та же задержка в волокне стоит ~4 mdB плюс два перехода волокно–кристалл по 52 ± 12 mdB D[169]. Линия задержки для упреждающего управления обязана жить вне кристалла; цена её потерь — это корпусирование, а не волновод S. Выше ~1 GHz стеной становится мёртвое время сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SNSPD).

Достигнутый инженерный уровень

таблица
Дата Показатель Кто Тег
2025-01 Упреждающее управление за один такт 1 MHz, 35 кристаллов Xanadu D[173]
2026-06-02 ~150 ns от входа детектора до установившегося воздействия QuiX Quantum C[825]
2026-06-02 Петля в непрерывных переменных 196 ns Duggan et al. P[822]
2026-06-04 Энергонезависимая матрица на BTO, 80 ns Lumiphase D[516]

Июнь 2026 года переписал арифметику: 80 ns против такта 1 µs — это ~12×, а стоечная электроника с 150–196 ns сокращает запас до ~2×. Нулевая статическая мощность этой матрицы обходится в 1.48 dB на ячейку, то есть примерно в 15× больше, чем 100 mdB у проходного коммутатора PsiQuantum D[169], [516], — плоскость маршрутизации, а не плоскость слияния (fusion).

Три значения задержки 2026 года относятся к разным опорным плоскостям, и ни один источник их не согласует. Сравнение задержки на чипе (27 дБ) с задержкой в волокне (4 мдБ) выведено из опубликованных потерь, а не измерено. Не опубликовано: стоимость модулятора или канала прямой связи (feed-forward).

Производство, материалы и цепочка поставок

TFLN поставляют два коммерческих вендора — HyperLight и Lightium P[518]; серийный BTO — только 300-mm маршрут PsiQuantum на GlobalFoundries D[169] и пилотная линия Lumiphase D[516]; в стыковке Xanadu с 0.085 dB на грань использовались Corning и DISCO C[172]. Стоимость в пересчёте на канал публично не раскрыта. Нагрузка на ввод-вывод — это и есть данный узел: драйвер и ЦАП на каждый модулятор, коаксиал и дискриминатор на каждый детектор. Блок QuiX имеет размерность 32×32 C[825], так что 10³ мод — это ~30 стоек; при 10⁴ стеной становится межстоечный перекос тактов, при 10⁶ не масштабируется уже ничего. Машина подпадает под позицию BIS ECCN 4A906 факт.

Роль в стеке

Это общий узел, а не выбор архитектуры: он одинаково обслуживает архитектуру на слияниях (PsiQuantum, Quandela, QuiX) и архитектуру непрерывных переменных с кодом Готтесмана–Китаева–Прескилла (GKP) у Xanadu, применяется также в бозонном сэмплере и задаёт производный такт везде, где итеративно повторяются слияния или гомодинные измерения, — 1.0 MHz в системном масштабе, 5–7 MHz на уровне отдельного блока. Верификация: цифры относятся к трём разным опорным плоскостям. ~150 ns у QuiX — это от детектора до воздействия C[825]; 196 ns — полная петля в непрерывных переменных P[822]; 1 MHz у Aurora — время такта, а не задержка D[173].

Участники и экономика

Кто.
Организация Роль Страна Что именно делает с технологией Свидетельство
Xanadu разработчик Канада Единственное упреждающее управление за один такт в системном масштабе D[173]
PsiQuantum разработчик США 300-mm коммутаторы на BTO, V&V от DARPA D[169]
QuiX Quantum разработчик Нидерланды Стоечный блок упреждающего управления, ~150 ns C[825]
Lumiphase поставщик Швейцария Энергонезависимая матрица на BTO D[516]

Деньги.
2024-09 · HyperLight · раунд серии B · USD 37 M · Summit Partners · закрыт P[518]
2025-07-10 · QuiX · раунд серии A · EUR 15 M · Invest-NL, EIC · закрыт Cфакт
2026-05-21 · GlobalFoundries · письмо о намерениях по CHIPS · USD 375 M · Минторг США факт
2026-07-22 · PsiQuantum · QBI Stage C, V&V коммутаторов на BTO · USD 125 M · DARPA P[181]

Рынок и цепочка поставок. Два поставщика TFLN, одна серийная линия BTO и вовсе ни одного коммерческого поставщика упреждающего управления с малой задержкой — каждая фирма строит своё. Дефицитный вход — это детерминированный тракт «детектор → драйвер» короче 200 ns, а не модулятор. Платят G3/G4, G6.

Интеллектуальная собственность и стандарты. По состоянию на 2026-09-04 в датированных базах не обнаружено патентного семейства по упреждающему управлению; датированным достижением является вентильная матрица на BTO D[516].

Дорожные карты и послужной список. Xanadu — 1 MHz (выполнено 2025-01, с тех пор без улучшений) D[173]; QuiX в 2025-07 назвала быстрое упреждающее управление блокирующим фактором 2026 года и установила блок 2026-06-02 C[825]; PsiQuantum не опубликовала ни одного аппаратного результата за 2026 год P[181]. Только QuiX поставила ровно то, что сама и обозначила.

Стратегическое прочтение. Если петли короче 200 ns станут общим правилом, узкое место сместится к мёртвому времени детекторов и к волоконным линиям задержки, удерживающим фотоны на время принятия решения, — что играет на руку владельцам корпусирования и поставок детекторов, а не поставщикам ПЛИС (FPGA). Коммерческий блок упреждающего управления превратил бы в рядовой товар тот слой, который три фирмы считают источником своей дифференциации.

Перспективы и открытые вопросы

Подтвердить к 2027 году: петля короче 200 ns при более чем 32 каналах либо системный такт быстрее 1 MHz; понизить в ранге, если в 2028 году 1 MHz у Aurora по-прежнему будет пределом. Лучший сценарий к 2029 году: ~10 MHz в масштабе стойки. Худший сценарий: задержка отдельного блока так и не сомкнётся с масштабом. Открытые вопросы: удержатся ли 150 ns под нагрузкой в 32 канала; выйдет ли энергонезависимый BTO на приемлемые проходные потери.

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. [172] Xanadu, “Xanadu sets new industry benchmark in photonic chip packaging,” PR Newswire, Jun. 10, 2026. [Online]. Available: https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html [C]
  3. [173] H. A. Rad et al., “Scaling and networking a modular photonic quantum computer,” Nature, vol. 638, no. 8052, pp. 912–919, Jan. 2025, doi: 10.1038/s41586-024-08406-9. [D]
  4. [181] M. Abdel-Kareem, “PsiQuantum Secures $125 Million Expanded Agreement with DARPA under QBI Program,” Quantum Computing Report, Jul. 22, 2026. [Online]. Available: https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/ [P]
  5. [516] C. Català-Lahoz et al., “High-speed non-volatile barium titanate field-programmable photonic gate array,” Nat. Photon., vol. 20, no. 8, pp. 932–940, Aug. 2026, doi: 10.1038/s41566-026-01934-y. [D]
  6. [518] optics.org, “Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash,” Sep. 24, 2024. [Online]. Available: https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash [P]
  7. [822] D. Duggan et al., “FPGA Based Feedforward System for Photonic Quantum Computing Applications,” arXiv:2606.03500, Jun. 2026. [P]
  8. [825] QuiX Quantum, “QuiX Quantum Installs Real-Time Control Component for Universal Photonic Quantum Computer,” Jun. 2, 2026. [Online]. Available: https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-installs-real-time-control-component-for-universal-photonic-quantum-computer [C]