Непрерывная дозагрузка атомов (резервуар + оптический конвейер) cx_reload

Массив пинцетов обычно загружается один раз и сортируется перемещениями АОД — 6 100 атомов Caltech заполняют около половины из ~12 000 позиций D[138], — после чего только теряет атомы. Эта технология добавляет резервуар, пополняемый во время вычисления, из которого пинцеты извлекают свежие атомы, не возмущая хранимые кубиты. Источники подачи: конвейерные ленты оптической решётки от MOT, удалённой на 0.5 m (Harvard/MIT, Rb) D[144]; многократно заполняемая решётка с резонаторным усилением (Atom Computing, ¹⁷¹Yb) D[505]; резервуар, остановленный оптической патокой, в нескольких сотнях µm от кубитов (Princeton, ¹⁷¹Yb) D[506].
Атрибуты: естественный носитель; транспортная подвижность; устраняет потери; оптическое управление при комнатной температуре; оптическое производство.

N атомов с временем жизни τ теряются со скоростью N/τ: первая потеря происходит через ~τ/N, а за одно время жизни остаётся e⁻¹ ≈ 37 % массива S. При времени хранения ~60 s у Harvard D[144] 3 000 атомов теряют 50 в секунду; при 23 min у Caltech D[138] первый из 10⁴ атомов уходит через ~0.14 s S. Операции теряют больше: ошибки запутывания и считывание добавляются к времени жизни в ловушке как источники потерь D[144], а потери составляют «значительную долю всех ошибок» D[506]. Chiu и др. оценивают, что 15 000 переставленных кубитов/s восполняют ~10 000 кубитов при точности (fidelity) вентилей ~99.5 % и 1 ms на слой S[144] — 1.5 × 10⁻³ замен на кубит на слой, из них ~1 % обусловлен временем жизни 60 s S. Криогенные времена жизни 5 000–6 000 s D[507]D[146] устраняют лишь этот 1 %.
Свет ограничивает пополнение: свет MOT и визуализации близок к резонансу для кубитов на Rb, поэтому Harvard добавляет расстояние, трубку дифференциальной откачки, наклонённую на ~4°, и световой сдвиг 5P₃/₂ на 1529 nm, подавляющий рассеяние в >10⁴ раз D[144]. Кубит Yb на ³P₀ изолирован от света охлаждения и визуализации D[506]; хранимый ⁸⁸Sr переносится в ³P₀ (время жизни 13 s) при выключенном перекачивающем лазере (repumper) MOT D[259].

Harvard/MIT сортируют 15 000 кубитов/s партиями по 600 кубитов D[144], по одной каждые ~40 ms S; один из шести подмассивов хранения по 540 позиций пополняется каждые ~80 ms D[144], так что каждый атом заменяется примерно каждые 0.5 s — 6.75 × 10³ атомов/s за >2 h, те самые ~5 × 10⁷, о которых сообщается S. Прогон доказывает пропускную способность и заполнение 99.3 % D[144], а не многочасовое выживание кубитов S.

Вакуум и оптика, а не изготовленная деталь: вторая камера MOT за трубкой дифференциальной откачки и две решёточные ступени, ~39 cm и ~17 cm, доставляющие ~2.5 × 10⁶ атомов каждые ~150 ms D[144]; MOT у Atom Computing расположена на 30 cm ниже массива D[148]. Доставка, ~1.7 × 10⁷ атомов/s, превышает загрузку пинцетов в ~50 раз, поэтому поток ограничивается извлечением S. Предел масштабирования — оптический доступ к рабочей области, разделяемый с пинцетами, ридберговскими пучками и визуализацией S.

Три синхронизированных цикла — доставка в резервуар (~150 ms), извлечение партии, регистрация флуоресценции и сортировка, пополнение хранилища (~80 ms) — чередуются с DD по XY16 на хранимых кубитах D[144]. Каждый свежий атом регистрируется на камере: 25–50 кадров и решений перестановки в секунду S. Yb не требует экранирования; Princeton готовит 30 полных массивов в секунду D[506].

Слот 4 архитектур «Ридберговский массив пинцетов — щелочные атомы (Rb/Cs)» и «Ридберговский массив пинцетов — щёлочноземельные атомы (Yb/Sr), естественные стирания», рядом с cx_aod. Технология требует ct_laser (свет решётки и пинцетов) и fab_optics (вторая область MOT, оптика конвейера, вакуум). Она заменяет однократную загрузку (ребро от cx_aod), хотя каждая машина сохраняет пинцеты на АОД для извлечения и сортировки. Запись журнала пробелов остаётся в силе: перемещения АОД охватывают сотни микрометров за 0.4–1.6 ms; конвейер переносит резервуар из ~10⁶ атомов на полметра D[144]. Технология классифицирована по функции: решёточный резервуар или пучок, остановленный патокой, выполняют ту же работу. Конфликты с alkali (рассеянный свет MOT) и ae_atom (перекачивающий лазер, опустошающий хранимые атомы) смягчены (2025-09; 2024-02). Она даёт поток дозагрузки и длительность прогона: >2 h, >5 × 10⁷ атомов через 3 000 позиций D[144].
Дозагрузка замыкает цикл, который открывает преобразование ошибок в стирания (erasure conversion): преобразование 98 % ошибок ¹⁷¹Yb в стирания подняло смоделированный порог с 0.937 % до 4.15 % S[8]; Atom Computing исправила в среднем 1.8 потерянных атома на 24 логических кубитах D[149]; декодирование с отложенными стираниями использует потери с неизвестным моментом возникновения S[508]. Каждая преобразованная ошибка — это дыра, которую находит внутрисхемная регистрация флуоресценции и заполняет резервуар D[148]; без дозагрузки преобразование укорачивает прогон.
Реестр: две машины — continuously reloaded 3 000-atom machine (Harvard/MIT, основная, продемонстрирована в сентябре 2025 г.), ячейка ✅ проверена (arXiv:2506.20660, Fig. 1a), двухкубитная ошибка n/a — обеспечивающая технология без результата по запутыванию; и Phoenix (Gen-1) and Gen-2 (Atom Computing, альтернативная), ячейка ✅.

Решающая проверка — когерентность хранимых кубитов при включённой и выключенной дозагрузке. Harvard (Rb, XY16): T2 1.34(4) s в эталоне, 1.15(3) s с MOT, 1.09(3) s при добавлении регистрации флуоресценции и экранирования D[144] — на 14–19 % ниже, ~4–5σ S. Princeton (Yb): T2 по эху 5.4(9) против 7(1) s, T2* 0.73(2) против 0.69(2) s, без изменений в пределах 1.5σ D[506]. Точность вентилей на хранимых кубитах во время дозагрузки по состоянию на 2026-09-26 не опубликована. Единственный логический показатель: ошибка 0.63(3) % и 0.64(4) % на цикл на протяжении до 90 циклов с дозагрузкой, на торических кодах из 32 и 64 атомов, время цикла не указано D[148]. Поток приводится в атомах, инициализированных или отсортированных кубитах — разброс в десять раз; Атлас использует инициализированные кубиты/s.

Темп партий Harvard/MIT выведен из потока атомов и размера партии, а не процитирован из источника.

Деньги. По состоянию на 2026-09-26 нет ни одной датированной финансовой позиции, специфичной для непрерывной дозагрузки.

Рынок и цепочка поставок. Отдельного рынка нет: производители строят резервуары из тех классов лазеров, модуляторов и вакуумного оборудования, которые уже покупают. Технология работает на G1, G3 и G7, снимая ограничение по глубине.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Подсчёт патентов не проверялся; по состоянию на 2026-09-26 ни один стандарт не определяет, как сообщать поток дозагрузки или когерентность во время дозагрузки.

Дорожные карты и послужной список. (на 2028 г. · QuEra Libra · >10 000 физических, 256 логических кубитов при 10⁻⁶, свежие кубиты загружаются «посреди схемы из резервуара дозагрузки Libra») R[509]; Chiu и др.: точность ~99.9 % при 80 000 кубитов/s позволила бы поддерживать несколько сотен логических кубитов поверхностного кода при 10⁻⁸ S[144]. Поток опережает план; интеграция отстаёт — вентили вместе с дозагрузкой опубликованы только на 64 атомах.

Стратегическое прочтение. Дозагрузка делает потерю самой дешёвой для коррекции ошибкой, как и предполагают планы QEC обеих атомных архитектур. Рекорд по потоку принадлежит группе, старшие авторы которой — сооснователи QuEra D[144]; внутри QEC работал только резервуар Atom Computing. Если когерентность и точность вентилей удержатся при дозагрузке на 10³–10⁴ атомах, глубина перестанет быть слабостью атомной платформы; если нет, прогоны останутся ограничены τ/N.

Подтвердить, если к 2027-12-31 опубликованный эксперимент выполнит вентили или раунды QEC на ≥1 000 атомах во время дозагрузки, с логической ошибкой, не меняющейся от событий дозагрузки; понизить, если к тому времени у резервуара QuEra 2028 года не будет такого предшественника. Открытые вопросы. (1) Масштабируется ли поток с площадью массива, или его ограничивают извлечение и регистрация флуоресценции? (2) Какой налог на точность вентилей платят хранимые кубиты рядом с активной зоной подготовки? (3) Сколько времени стоит повторное охлаждение свежих атомов? (4) Может ли конвейер делить оптический доступ с зонной архитектурой на 10⁴ позиций? (5) При криогенных временах жизни 5 000–6 000 s составляют ли потери, вызванные операциями, весь бюджет?