Чисто обменное / синглет-триплетное спиновое кодирование enc_eo

Два или три спина в соседних точках кодируют один кубит в подпространстве с фиксированным полным спином, и каждый вентиль есть импульс гейзенберговского обмена — напряжение в основной полосе частот, но никогда не микроволновый тон. Основание — DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard и Whaley, Nature 408, 339 (2000): одного лишь обмена достаточно для реализации любой схемы, поэтому локальное однокубитное возбуждение исчезает S[416]. Масштабированные демонстрации на трёх точках известны примерно с 2013 года. Атрибуты: сродство — полностью составное, противоположный полюс по отношению к «голому» спину; ошибка — утечка плюс когерентная ошибка обмена, собственной модальности управления или собственного производства нет.

Три спина натягивают восемь состояний, а кубит использует два, поэтому населённость утекает в мультиплет со спином 3/2, невидимый для декодера, работающего в паулиевском фрейме, если только эту утечку не преобразовать в детектируемую ошибку. Это и есть специфичный для кодирования пол: 0.015% на клиффорд при постоянно включённой двухобменной работе против среднего 0.029% при одиночном обмене D[417]. Взамен получается подпространство, свободное от декогеренции по отношению к однородному шуму поля, но обмен экспоненциально зависит от напряжения на барьере, так что зарядовый шум входит прямо в вентиль. Ни один из членов не доминирует: HRL относит примерно 80% своей ошибки CNOT к внешним факторам — управлению и калибровке D[190]. Работа в оптимальной рабочей точке, постоянно включённая импульсная накачка (1.9 против 2.7 импульса на клиффорд D[417]) и холодная калибровка сдвигают этот пол.

Доминирующий член: внешнее управление и калибровка, затем утечка; лучший воспроизводимый CNOT 9×10⁻⁴ D[190].

При бенчмаркинге как единой системы, а не как набора закодированных кубитов, 48 спинов 54-точечного устройства HRL охватывают всё пространство с нулевым полным спином размерности C₂₄ ≈ 2⁴⁰ (число Каталана), включающее состояния, которые трёхспиновое кодирование считает утечкой; зеркальный рандомизированный бенчмаркинг даёт ошибку 3.2×10⁻⁴ на обменный импульс (2.2×10⁻⁴ по всему устройству по бенчмаркингу перекрёстной энтропии) с крио-КМОП-контроллером 4 K в контуре P[900]. Это ошибка на обменный импульс, а не ошибка двухкубитного вентиля: при 37 обменах на закодированный CNOT аддитивная оценка составляет около 1%. В этом пространстве нет локальных кубитов, и пока нет метода, который компилировал бы в нём программы или выполнял коррекцию ошибок P[900].

Показатель 0.2 W на кубит выведен из опубликованных HRL мощности контроллера и числа кубитов; статья не приводит масштабной оценки. Отнесение HRL ~80% ошибок к внешним причинам сделано самой компанией, и ни результат UCLA, ни результат HRL независимо не воспроизведены. Не опубликовано: двухкубитные точности для всех пар ни для одного устройства только на обмене.

Три точки на кубит — две в синглет-триплетном варианте — втрое увеличивают плотность стека затворов на одну логическую единицу в принимающем 300 mm техпроцессе, не требуя ни одного специфичного для кодирования шага. Выигрыш — в управлении: только основная полоса частот, ни микроволновых линий, ни микромагнитов, секвенсор внутри контроллера на 4 K, выполненного в серийном радиочастотном КМОП-техпроцессе 130 nm — 366 ЦАП, 296 линий, ≤3.5 W, никакой электроники реального времени при комнатной температуре D[190], — первый признак того, что управляющая стойка способна превратиться в холодную ASIC. Это же задаёт и стену: ≤3.5 W на 18 кубитов — это ≈0.2 W на кубит, поэтому 10³ кубитов потребуют сотен ватт при 4 K, на один-два порядка больше, чем даёт стандартная ступень импульсной трубы S[190]. Проблема масштабирования — мощность на кубит, а не число линий.

Требует носителя «квантовая точка, задаваемая затворами» из расчёта три точки на кубит, в архитектуре «спины на квантовых точках кремния и германия»; заменяет кодирование в одиночном спине — это и есть центральная развилка. Обменные импульсы длятся наносекунды, но на один клиффорд их уходит около двух, так что кодирование умножает число вентилей, а не их длительность; производный такт = сумма раунда синдрома: слои вентилей + транспорт + считывание + сброс по-прежнему задаётся считыванием и равен 8.5×10⁻⁶ s, из которых 6.3 µs — само считывание. Верификация: Λ₅/₃ = 4.7 и логическая ошибка 5.0×10⁻³ получены на повторяющем коде расстояния 5, только для переворотов бита, а не в подпороговой работе полноценного кода; точность (fidelity) 0.95 для [[4,2,2]] получена с постселекцией D[190]. 99.86% от UCLA — это слепой бенчмаркинг одного кубита, а не показатель по всему устройству D[417]; ни один из двух результатов не воспроизведён.

Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| HRL Laboratories | разработчик | США | 18 чисто обменных кубитов, контроллер на 4 K | D[190] |
| IBM | разработчик | США | Приобрела HRL; спиновой вехи в её дорожной карте нет | Cфакт |
| UCLA | исследования | США | Постоянно включённый двухобменный кубит | D[417] |
| Quantum Machines | поставщик | Израиль | Названный поставщик управляющего стека для HRL | Cфакт |

Деньги. 2026-06-02 · IBM · обязательство по квантовой программе · >$10 B за пять лет · объявлено Cфакт. 2026-08-26 · IBM · приобретение HRL завершено · сумма не раскрыта · закрыто Cфакт.

Рынок и цепочка поставок. Специфичной для этого кодирования цепочки поставок не существует; отличительный актив — криогенный контроллер HRL, ныне собственность IBM. Устранение генерации микроволн сокращает долю стоечных поставщиков в счёте — это единственное спиновое кодирование, угрожающее дуополии в управлении. Работает на G3.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Результат 2000 года об универсальности обмена — уровень техники с истёкшим сроком патентной охраны S[416]; покупка HRL со стороны IBM — самая отчётливая консолидация ИС, условия не раскрыты Cфакт. Датированного патентного семейства по этому кодированию в поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет.

Дорожные карты и послужной список. IBM и HRL (2026-08-26 · приобретение завершено · датированной вехи по числу кубитов нет, спиновой записи ни в Starling 2029, ни в Blue Jay нет) Cфакт. Статья от июля 2026 г. — физическая демонстрация, а не обещание масштабирования.

Стратегическое прочтение. Если при масштабировании утечка удержится вблизи 10⁻⁴ на клиффорд, три точки на кубит откупают собой микроволновую подсистему и стойку целиком — системный выигрыш для IBM и для любой фабрики, печатающей плотные массивы. Если же кодирование в одиночном спине закроет калибровочный разрыв, эти накладные расходы окажутся чистой платой по площади, а стоечные поставщики сохранят свои позиции.

Подтвердить или понизить в статусе за 12–24 месяца: вторая лаборатория, воспроизводящая результат на 18 кубитах; полноценный код ниже порога; датированная веха от IBM. В лучшем случае к 2029: IBM встраивает холодный секвенсор в устройство фабричного масштаба с безусловными характеристиками. В худшем случае: результат остаётся достоянием одной лаборатории. Открыто: (1) упадёт ли мощность контроллера на кубит на два порядка; (2) останется ли утечка неизменной по мере роста массивов; (3) станет ли постоянно включённая импульсная накачка стандартом.