← Quantum Technology AtlasТехнологии · Машины · Архитектуры · ОрганизацииEnglishעברית

Центр окраски / спин дефекта (NV, SiV, SnV, T-центр) defect

Оптически адресуемый спин точечного дефекта в алмазе или кремнии, электрон которого когерентно связывается с фотоном, что делает его сетевым узлом с небольшим ядерным регистром, а не кубитом процессора.

Центр окраски / спин дефекта (NV, SiV, SnV, T-центр)

defect · слой 1 Носитель кубита · продемонстрировано · с 2004
Открыть на карте

Оптически адресуемый спин в твердотельной матрице; узел сети со спин-фотонным интерфейсом, а не процессорный кубит.

Обзор →

Ключевые источники

[209] C. M. Knaut et al., “Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom networ… · 2024
[359] J. Fischer et al., “Spin-photon correlations from a Purcell-enhanced diamond nitrogen-vaca… · 2025
[360] M. Iuliano et al., “Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qu… · 2026
[208] M. Swayne, “Fujitsu And QuTech Realize High-Precision Quantum Gates,” The Quantum Insider,… · 2025
[364] M. U. Rehman, “Top Diamond NV-Centre Quantum Computing Companies in 2026,” The Quantum Ins… · 2026

Пространство проектирования — атрибуты

(a) сродство носителя
промежуточный / не зависящий от носителя
(b) время · запутывание
1.0 µs · детерминированное
(c) считывание
флуоресценция (ФЭУ/SNSPD) · 100 µs · неразрушающее · внутрисхемное
(d) подвижность
летающие кубиты (фотоны)
(e) управление
оптическое @ комнатная
(f) структура ошибки
стохастическая паулиевская, потеря (стирание)
(g) производство
выращивание алмаза / имплантация

Пространство оценки — датированные атрибуты

NV gate errors (GST) → < 0.1% [P] — press release only, no primary paper
определяет: канал ошибок · 2025-03 · источник

QuTech/Fujitsu, Harvard, Photonic Inc (T-центры), Quantum Brilliance. DNV-B1 от Element Six — сенсорный сорт для *ансамблей* NV, а не подложка для узлов на одиночных дефектах.

Стандартные рекорды

T1-релаксация → 3600 s · лучшее
NV electron spin in a 10-qubit diamond register (4 K): T1 = 3.6(3)e3 s, i.e. > 1 hour · 2019-05 · источник [D] ⓘ
когерентность T2 (эхо/DD) → 600 ms · лучшее
NV electron spin: T2 ~ 0.6 s (580 ms) with 8192-pulse CPMG at 77 K in isotopically pure diamond · 2013-04 · источник [D] ⓘ
время однокубитного вентиля → 997 µs · типичное
Delft NV register: nuclear-spin 1Q gates via electron-controlled DD take 419-2,371 us; electron MW Rabi is 14 MHz · 2019-05 · источник [D] ⓘ
ошибка простоя/памяти за раунд → не опубликовано · типичное
No NV/SiV QEC round with a published per-round idle error · 2019-05 · источник [D] ⓘ

Участники и цели — аннотации

Спины центров окраски — узлы сети (NV/SiV/T) — QuTech/Fujitsu, Harvard, Photonic Inc, Quantum Brilliance · G6

Рёбра

нужно: Выращивание алмаза / имплантация (NV, SiV, SnV)·
нужен для: СВЧ / оптические спиновые вентили (центры окраски, однокубитные спины)°, Детектирование состояния по флуоресценции (ионы, дефекты)°, Твердотельный спин-фотонный интерфейс (SiV, NV, T-центр), Кодирование на одиночном спине (Лосса–ДиВинченцо) / ядерном спине°
° одно из нескольких, что подошли бы · обычный маршрут, не строгая необходимость

Используют 5 машин (5 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.

File:NV center in solid immersion lens.jpg
A two-part paper figure panel: a scanning electron micrograph of a dome-shaped solid immersion lens etched into diamond (1 µm scale bar), and a photoluminescence map showing a single NV centre at its middle, in photons per millisecond. It is by David A. Hopper, Henry J. Shulevitz and Lee C. Bassett (2018). The nitrogen-vacancy centre is a defect whose spin serves as a qubit; the lens, with the NV at its focus, directs its photons out of the diamond towards a detector, a setup often used for entanglement experiments. “NV center in solid immersion lens” by David A. Hopper, Henry J. Shulevitz, Lee C. Bassett, commons.wikimedia.org/wiki/File:NV_center_in_solid_immersion…, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 1: a. Experimental setup for probing the collective emission of atom-like emitter arrays. b. The SiV centre is an atom-like emitter system wh…
A three-panel drawing: an optical set-up exciting a diamond sample in a 4 K chamber and imaging its emission, an energy-level scheme of the silicon-vacancy (SiV) centre with four transitions near 737 nm, and a square array of emitter sites. It is Fig. 1 of "Collective emission of subwavelengths atom-like emitter arrays in the presence of inhomogeneous broadening" by Uri Israeli, Rivka Bekenstein and colleagues. SiV centres behave like atoms; closely spaced sites can emit collectively, and the spread of individual emitter frequencies limits that effect. “Fig. 1 — Figure 1: a. Experimental setup for probing the collective emission of atom-like emitter arrays. b. The SiV centre is an atom-like emitter system whose ground…” by Uri Israeli et al., arxiv.org/abs/2606.07458, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
File:Si-V diamond PL map.jpg
Two false-colour confocal photoluminescence maps of a diamond: a 5 by 5 micrometre surface scan with about twenty bright spots, and a depth scan below it showing emitters roughly 1.5 micrometres under the surface (yellow dashed line). From a 2015 work by Yan Liu, Gengxu Chen, Fedor Jelezko and co-authors; the silicon-vacancy centres were created by implanting silicon ions. Each isolated spot is a single optically active defect, the kind of colour centre used as a spin qubit or photon source; notice how the depth scan locates one circled emitter. “Si-V diamond PL map” by Yan Liu et al., commons.wikimedia.org/wiki/File:Si-V_diamond_PL_map.jpg, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
defect · слой 1 Носитель кубита · центральность 4.2 · продемонстрировано · с 2004 · обновлено 2026-09-30

Центр окраски / спин дефекта (NV, SiV, SnV, T-центр)

Оптически адресуемый спин точечного дефекта в алмазе или кремнии, электрон которого когерентно связывается с фотоном, что делает его сетевым узлом с небольшим ядерным регистром, а не кубитом процессора.

Вердикт. Лучший твердотельный интерфейс спин–фотон, но темпы установления связи от миллигерц до герц удерживают всех участников в сетях и сенсорике; ни у одной дефектной платформы нет ни логического кубита, ни датированной дорожной карты процессора.

Ключевые источники

Λ = коэффициент подавления ошибки 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

Точечный дефект — азото-вакансионный центр, кремний- и олово-вакансионные центры IV группы в алмазе или T-центр в кремнии, — считываемый по флуоресценции и запутываемый с испущенным фотоном, а соседние ядра работают как небольшая память. Когерентное управление одиночным спином известно с 2004 года. Существенное здесь различие — симметрия: NV лишён инверсионной симметрии и потому подвержен спектральной диффузии; SiV и SnV инверсионно-симметричны.
Атрибуты: естественный дефект, инженерно заданное размещение, неподвижный носитель с летающим фотоном, вентили ~1 µs; флуоресцентное считывание ~100 µs, неразрушающее и внутрисхемное; управление оптическое плюс микроволновое; ошибки паулиевские и по потерям.

Физика и пределы

Всё держится на вероятности того, что возбуждённый дефект отправит в волокно пригодный фотон. NV излучает единицы процентов в бесфононную линию и спектрально расплывается при переключениях заряда, поэтому резонатор обязателен: волоконный микрорезонатор в Delft поднял резонансный сбор с ~0.05% до ~0.5% при когерентности по эху выше 100 µs D[359]. Центры IV группы фиксируют ширину линии за счёт симметрии, но платят температурой: SiV — ниже 100 mK, SnV — ближе к 1–4 K. Темп с оповещением (heralded) идёт как квадрат эффективности: 10-кратный оптический выигрыш даёт 100-кратный по темпу; показателем качества служит темп установления связи, а не ошибка вентиля. Потеря сопровождается оповещением и входит в код как стирание (erasure) — единственное структурное преимущество перед спинами в точках и на донорах.

Достигнутый инженерный уровень

таблица
Год Показатель Кто Тег
2024-05-15 Узлы на SiV с 0.69(7) через 35 km проложенного волокна, потери 17 dB Harvard D[209]
2025-11-27 Сбор фотонов волоконным микрорезонатором ~0.05% → ~0.5% QuTech D[359]
2026-05-26 Безусловный телепортированный CNOT между криостатами, 63(4)%; GHZ 64(4)% QuTech D[360]

Локальные вентили не проблема: Fujitsu и QuTech сообщают об ошибках NV ниже 0.1% по томографии набора вентилей P[208]. Доминирует сбор света; логического кубита нет ни у одной дефектной платформы.

Ошибка вентиля NV «ниже 0.1%» у Fujitsu/QuTech известна только из совместного пресс-релиза в пересказе отраслевой прессы [208]. Лидерство Element Six как поставщика алмаза для большинства компаний, работающих с NV-центрами, опирается на вторичный обзор [364]. tCNOT на T-центрах у Photonic Inc. получен с постселекцией [363]. Не опубликовано: рецензируемая статья с погрешностями томографии набора вентилей для показателя Fujitsu/QuTech; мощности, выручка или показатели квантового сегмента Element Six; журнальная публикация о работе Photonic Inc. с T-центрами по состоянию на 2026-09-04 и точность её tCNOT; даты трёх развёртываний Quantum Brilliance — в Oak Ridge, Fraunhofer IAF и Pawsey [364].

Производство, материалы и цепочка поставок

Матрицы: CVD-алмаз с имплантированными дефектами либо кремний с инженерией дефектов для T-центров. Element Six — главный рыночный поставщик, продающий DNV-B1 (2020-06-15) по каталогу, но этот сорт рассчитан на ансамбли NV C[361]; узлам с одиночными дефектами нужны пластины электронного качества. Есть два источника поменьше: Diatope, компания, выделившаяся из Ульмского университета (2021) и продающая инженерный NV-алмаз, и фабрика квантового алмаза Quantum Brilliance в Мельбурне (2025) P[364]. Недостающая цифра — выход годных: исследование QuTech по SnV P[362] охарактеризовало 327 нанорезонаторов при комнатной температуре, нашло связанные центры в 7 из 9 охлаждённых и измерило у двух кооперативность выше единицы, но доли по целому чипу не даёт Dфакт. Оптический ввод-вывод не мультиплексируется: каждому узлу нужны свой резонансный лазер, микроволновая линия, детектор и быстрая обратная передача D[360], так что нагрузка растёт пропорционально числу узлов, и 10³ узлов не ставит целью никто. Экспортный контроль алмаз всё же называет: ECCN 3C005.a с 2022-08-15 охватывает алмазные полупроводниковые подложки и слитки с удельным сопротивлением выше 10⁴ Ω·cm, а 3C006 — такие подложки с эпитаксиальным слоем факт; считается ли пластина квантового качества полупроводниковой подложкой — открытый вопрос.

Роль в стеке

Архитектура: спины центров окраски — узлы сети (NV/SiV/T), где он основной носитель. Реестр числит 5 машин, использующих его, среди них QC2026 Dual Core от SaxonQ, Quoll / QB-QDK 2.0 от Quantum Brilliance и Diamond-spin quantum computer prototype от Fujitsu. Требует выращивания алмаза или имплантации; предоставляет вентили над спинами, флуоресцентное считывание и связь спин–фотон, потребляемую выше по стеку. Производный такт определяется транспортом с запасом в шесть-девять порядков: вентили ~1 µs против связей с оповещением от 7.5 mHz (T-центр, 40 m) до ~1 Hz (SiV, 20 m) P[363]D[209]. Сосуществуют два утверждения о телепортированном CNOT — на T-центрах и на NV, — и верны они оба. tCNOT между криостатами на T-центрах у Photonic Inc. был постселектирован, без обратной передачи и без указания точности (fidelity) вентиля, при белловской величине 0.60(8) P[363]; вентиль QuTech на NV — безусловный, 63(4)% D[360]. Вентилем является только второй.

Участники и экономика

Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | разработчик | Нидерланды | Резонаторы для NV, SnV-нанорезонаторы, телепортированный CNOT | D[359], [360], факт |
| Photonic Inc. | разработчик | Канада | Модули на кремниевых T-центрах | P[363] |
| Harvard | исследования | США | Узлы на SiV по городскому волокну | D[209] |
| Element Six | поставщик | Великобритания | Рыночный CVD-алмаз | C[361] |
| Quantum Brilliance | разработчик | Австралия | Алмазные блоки комнатной температуры | P[364] |

Деньги. 2025-11-06 · Photonic Inc. · QBI Stage B · до USD 15 M · DARPA · присуждён факт. 2026-05-12 · Photonic Inc. · вхождение в капитал · USD 200 M при оценке USD 2 B · Microsoft снова среди инвесторов · USD 350 M накопленным итогом · закрыто P[186]. 2026-07 · QuantumDiamonds · EUR 91 M, из них EUR 76 M по EU Chips Act · закрыто P[364].

Рынок и цепочка поставок. Две точки концентрации: подложки, где доминирует Element Six, а две альтернативы появились лишь в 2021 и 2025 гг., и узкая база детекторов для считывания. Отрасль финансируется выручкой от сенсорики; ничего здесь не покупается под G3 или G4.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Датированного патентного семейства по поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет; сорта DNV от Element Six де-факто служат эталоном.

Дорожные карты и послужной список. Photonic Inc. (2023-11 · отказоустойчивые распределённые вычисления «в течение пяти лет» · не выполнено; её опубликованный темп на семь порядков ниже её же цели ~200 kHz) P[364]. Quantum Brilliance скорее поставляет, чем обещает; QuTech идёт по графику.

Стратегическое прочтение. Спины дефектов побеждают только в том случае, если распределённые модули сложатся раньше монолитной отказоустойчивости, — тогда этот интерфейс каждая платформа будет покупать, а не строить сама. Element Six сохраняет власть поставщика именно потому, что никогда не конкурирует в конструкции кубита.

Перспективы и открытые вопросы

Подтвердить/понизить (12–24 месяца): безусловный межузловой вентиль выше 90% или связь быстрее 1 kHz подтверждают тезис; ещё два года на герцовых темпах понижают технологию до сенсорики. В лучшем случае к 2029: многоузловой участок ретранслятора с обнаружением ошибок. В худшем случае: только лабораторные линии связи. Открыто: (1) опубликует ли кто-нибудь выход годных SnV-приборов по целому чипу; (2) вырастут ли Diatope или фабрика Quantum Brilliance во второй источник масштаба Element Six; (3) сможет ли темп на T-центрах приблизиться к SiV.

Литература
  1. [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]
  2. [208] M. Swayne, “Fujitsu And QuTech Realize High-Precision Quantum Gates,” The Quantum Insider, Mar. 28, 2025. [Online]. Available: https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ [P]
  3. [209] C. M. Knaut et al., “Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network,” Nature, vol. 629, no. 8012, pp. 573–578, May 2024, doi: 10.1038/s41586-024-07252-z. [D]
  4. [359] J. Fischer et al., “Spin-photon correlations from a Purcell-enhanced diamond nitrogen-vacancy center coupled to an open microcavity,” Nat. Commun., vol. 16, no. 1, Art. no. 11680, Nov. 2025, doi: 10.1038/s41467-025-66722-8. [D]
  5. [360] M. Iuliano et al., “Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qubit registers,” Nat. Commun., vol. 17, no. 1, Art. no. 4694, May 2026, doi: 10.1038/s41467-026-72818-6. [D]
  6. [361] Element Six, “Element Six launches DNV-B1™ – its first commercially-available, general-purpose quantum grade diamond,” Jun. 15, 2020. [Online]. Available: https://www.e6.com/en/about/news/dnv-b1-launch [C]
  7. [362] QuTech, “Coherent coupling of diamond colour centre to a nanocavity,” Jun. 25, 2026. [Online]. Available: https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/ [P]
  8. [363] F. Afzal et al., “Distributed Quantum Computing in Silicon,” arXiv:2406.01704, Jun. 2024. [P]
  9. [364] M. U. Rehman, “Top Diamond NV-Centre Quantum Computing Companies in 2026,” The Quantum Insider, Jul. 10, 2026. [Online]. Available: https://thequantuminsider.com/2026/07/10/8-quantum-computing-companies-working-with-nv-centre-in-diamond-technology/ [P]