← Quantum Technology AtlasТехнологии · Машины · Архитектуры · ОрганизацииEnglishעברית

Time-bin / путевое фотонное кодирование enc_timebin

Фотонный двухрельсовый кубит во временных интервалах прихода или в волноводном пути; доминирующей ошибкой служат потери, и они сопровождаются оповещением (heralded) — это стирание (erasure) в известном месте, — а не скрытая ошибка.

Time-bin / путевое фотонное кодирование

enc_timebin · слой 2 Кодирование · продемонстрировано · с 1999
Открыть на карте

Фотонное двухрельсовое кодирование во времени или по пути; ошибка — потеря, и она сопровождается оповещением.

Обзор →

Ключевые источники

[418] J. Brendel, N. Gisin, W. Tittel, and H. Zbinden, “Pulsed Energy-Time Entangled Twin-Photon… · 1999
[169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, v… · 2025
[264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The su… · 2026
[179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. … · 2023
[420] Toshiba Europe, “News Hub - The Latest Quantum Security News from Toshiba,” Toshiba Quantu…

Пространство проектирования — атрибуты

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

Пространство оценки — датированные атрибуты

нет датированных атрибутов

Происхождение: Brendel, Gisin, Tittel, Zbinden, Phys. Rev. Lett. 82, 2594 (1999). Собственной подвижности нет — атрибут «—», наследуется от носителя.

Участники и цели — аннотации

Фотоника на основе слияний (FBQC) — PsiQuantum (Omega), Quandela, QuiX · G4 G6

Рёбра

нужно: Одиночный фотон (дискретные переменные)
° одно из нескольких, что подошли бы · обычный маршрут, не строгая необходимость

Используют 4 машин (3 основная · 1 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 — Fig. 1: Working principle and fabrication result of LNOI circuit.a CW pump light (λp = 775 nm) is coupled to the chip via grating couplers and split…
Six-panel paper figure of a thin-film lithium-niobate photonic chip that makes and manipulates entangled photon pairs: a render of the circuit from pump splitting through photon-pair generation in periodically poled waveguides to reconfigurable interferometers and projection; a photograph of the packaged chip on a circuit board (1 cm scale bar); micrographs of the poled region and of one Mach–Zehnder interferometer with its heater; the pump settings that yield |00⟩, |11⟩ or a Bell state; and the equivalent two-qubit circuit. From a 2026 Light: Science & Applications paper by Andreas Maeder, Rachel Grange and co-authors. It shows a programmable linear-optical interferometer and its photon source on one chip. “Fig. 1 — Fig. 1: Working principle and fabrication result of LNOI circuit.a CW pump light (λp = 775 nm) is coupled to the chip via grating couplers and split using a…” by Maeder et al., www.nature.com/articles/s41377-025-02150-z, 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. 6 — Figure SF6: Experimental setup and device. (a) Schematic of the experimental setup. LPF: long-pass filter, BPF: bandpass filter, SNSPD: superconduct…
(a) A drawing of the setup: 775 nm laser pulses pass an unbalanced interferometer with delay τ, making early and late time bins, then a thin-film lithium niobate chip, filters, superconducting nanowire single-photon detectors and a time tagger; (b) a microscope image of a periodically poled waveguide; (c) an optical micrograph of the chip, with couplers, spiral delays and gold electrodes; (d) a photograph of the chip on a copper holder, wire-bonded to a circuit board. It is Figure SF6 of arXiv 2407.04048 by Finco, Miserocchi, Maeder, Kellner, Sabatti, Chapman and Grange. The poled waveguide makes each photon pair in a superposition of early and late: time-bin entanglement. “Fig. 6 — Figure SF6: Experimental setup and device. (a) Schematic of the experimental setup. LPF: long-pass filter, BPF: bandpass filter, SNSPD: superconducting…” by Giovanni Finco et al., arxiv.org/abs/2407.04048, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
enc_timebin · слой 2 Кодирование · центральность 1 · продемонстрировано · с 1999 · обновлено 2026-09-03

Time-bin / путевое фотонное кодирование

Фотонный двухрельсовый кубит во временных интервалах прихода или в волноводном пути; доминирующей ошибкой служат потери, и они сопровождаются оповещением (heralded) — это стирание (erasure) в известном месте, — а не скрытая ошибка.

Вердикт. Две половины разошлись: на кристалле победило кодирование по пути (PsiQuantum Omega), а time-bin выживает в волокне, поскольку задержка на кристалле обходится в 0.27 dB на ns. Если к 2028 году не появится логического кубита на слияниях (fusion), за ним останется роль кодирования для связи.

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

Один фотон, две ортогональные моды: два интервала времени прихода либо два волновода. Ничто непрерывное здесь не декогерирует, поэтому доминирующая ошибка — потеря, а потерянный фотон не даёт оповещающего сигнала и тем самым обнаруживается ровно там, где это произошло. Запутанность по временным интервалам пришла от Brendel, Gisin, Tittel и Zbinden в Женеве в 1999 году и создавалась под телекоммуникационное волокно D[418]; кодирование по пути — её потомок на кристалле, и Omega говорит об этом прямо: «кубит, кодированный по пути, с использованием фотона с оповещением и двухмодовых интерферометров» D[169]. Атрибуты: собственной мобильности нет, собственной модальности управления нет, собственного технологического маршрута нет; ошибки чистых потерь.

Физика и пределы

Пол задаётся бюджетом потерь, а не неточностью: каждый интерферометр, ответвитель и коммутатор отнимает амплитуду, и две половины этого узла платят за неё по-разному. Временной интервал в 1 ns требует ~0.15 m линии задержки на кристалле при групповом показателе преломления 2, что при измеренных PsiQuantum потерях в SiN 1.8 ± 0.2 dB/m D[169] обходится в ~0.27 dB — более половины бюджета ~0.5 dB на фотон, тогда как в волокне то же самое стоит ~0.04 mdB. Именно поэтому кристаллы кодируют по пути, а волокна — по временным интервалам: единым узлом это остаётся лишь в отвлечённом описании. Преимущество стирания (erasure) требует доверия к оповещающему сигналу: медианная эффективность интегральных детекторов в Omega равна 93.4% D[169], так что примерно одно событие с оповещением из пятнадцати есть непомеченная потеря, входящая в код как обычная ошибка.

Достигнутый инженерный уровень

таблица
Дата Показатель Кто Тег
2025-02 Белловская точность слияния 99.22 ± 0.12%, между кристаллами 99.72 ± 0.04% PsiQuantum D[169]
2025-02 Потери в одномодовом SiN 1.8 ± 0.2 dB/m; интегральный сверхпроводниковый однофотонный детектор (SNSPD) 93.4% PsiQuantum D[169]
2026-06-26 Порог потерь для некодированного 6-кольца 0.38–0.82% Löbl et al. S[264]

Логического кубита в этом кодировании не существует, а порог, которому оно обязано соответствовать, оспаривается: 2.7% на фотон для усиленного 6-кольца и 17.4% для состояния с кодированием {7,4} S[179] против 0.38–0.82% для некодированного S[264] — расхождение на порядок, никем не согласованное факт.

«Потери в волноводе 0.5 dB/m» в основном отчёте — это не показатель одномодового нитрида кремния Omega, равный 1.8 ± 0.2 dB/m факт. Пороги потерь для слияния 6-колец расходятся между источниками на порядок, и расхождение не устранено факт. Извлечение синдрома с объявленными потерями не продемонстрировано ни на одной платформе. Величина 0.27 dB на наносекунду задержки на кристалле выведена из опубликованных показателей потерь, а не измерена. Не опубликовано: используют ли развёртывания Toshiba 2025–26 гг. кодирование временными бинами; её публичные страницы этого не говорят [420].

Производство, материалы и цепочка поставок

Собственного технологического шага у него нет: кодирование едет на своём носителе — 300-mm нитриде кремния у PsiQuantum, квантовых точках III–V у Quandela, SiN-сетках у QuiX. Управление также унаследованное: отдельной линии возбуждения на кубит нет, но каждому интерферометру нужен фазовращатель, а каждому выходу — детектор, то есть тысячи криогенных каналов и их разветвление при 10³–10⁴ кубитах. Узкие места — поставщики детекторов (Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot) и фабрики III–V и SiN Pфакт; применима позиция ECCN 4A906 факт.

Роль в стеке

Кодирование, лежащее в основании архитектуры в дискретных переменных на слияниях (PsiQuantum, Quandela, QuiX); ему требуется только источник одиночных фотонов, а единственный соперник там — двухрельсовое кодирование, основное на Omega от PsiQuantum и Carina от QuiX. Замена кодирования по пути на временные интервалы меняет требование фазовой стабильности интерферометров на потери в линии задержки, непозволительные на кристалле. Оно же ограничивает слияние сверху: пассивное линейно-оптическое белловское измерение над двухрельсовым кубитом успешно в 50% случаев и как минимум в 75% с незапутанными анциллами S[419]. Верификация: ни одна группа не выполнила цикл извлечения синдрома, в котором потеря с оповещением использовалась бы как флаг стирания, так что преимущество остаётся проектным доводом, а не измерением.

Участники и экономика

Кто.
Организация Роль Страна Что именно делает с технологией Свидетельство
PsiQuantum разработчик США Кубиты с кодированием по пути на платформе Omega D[169]
Quandela разработчик Франция Фотонные QPU на источниках с квантовыми точками Cфакт
QuiX Quantum разработчик Нидерланды Ядро Carina поставлено в DLR, двухрельсовое кодирование C[340]
Sparrow Quantum поставщик Дания Единственный коммерческий поставщик источников одиночных фотонов P[342]

Деньги.
2025-04-10 · Sparrow Quantum · раунд серии A · EUR 21.5 M · ведущий инвестор не раскрыт · закрыт P[342]
2025-09-10 · PsiQuantum · раунд серии E · USD 1 B при оценке USD 7 B · BlackRock, Temasek · закрыт Cфакт
2026-07-22 · PsiQuantum · расширение DARPA QBI Stage C · USD 125 M · DARPA · объявлено Pфакт

Рынок и цепочка поставок. Sparrow — единственный коммерческий поставщик источников, отгружающий системную эффективность 20–35% против лабораторного рекорда 71.2% P[342], так что любая архитектура на слияниях платит налог на мультиплексирование, ставку которого задаёт выход годных одного-единственного поставщика. Окупается для G1/G2, служит субстратом G3–G4 для PsiQuantum и отдельно окупается в G6 через QKD.

Интеллектуальная собственность и стандарты. ORCA владеет патентом US 12,437,225 на линейно-оптические кодированные GHZ-измерения (выдан 2025-10-07) — единственное фотонное двухрельсовое семейство, которое обнаружил датированный поиск G[407]; стандарта со стороны вычислений не существует.

Дорожные карты и послужной список. PsiQuantum не опубликовала ни одного аппаратного результата со времён Omega, поэтому её прогресс за 2026 год читается только через V&V по линии DARPA Pфакт. QuiX обещала универсальную машину на 2026 год, а поставила ядро, а не машину C[340]. Quandela не выполнила веху первого логического кубита в 2025 году и по-прежнему целится в 50 к 2028-му R.

Стратегическое прочтение. Гонку слияний выигрывает тот, кто срежет потери на системном уровне, — а это, скорее всего, тот, кто контролирует эффективность детекторов и мультиплексирование источников, а не тот, кто проектирует само кодирование: кодирование бесплатно там, где его носитель — нет. Ту же физику монетизирует QKD, поэтому провал слияний оставляет на мели PsiQuantum и Quandela, но не QKD.

Перспективы и открытые вопросы

Подтвердить к 2027 году: аппаратный цикл извлечения синдрома, потребляющий потерю с оповещением как флаг стирания; без этого всё остаётся теорией. Лучший сценарий к 2029 году: небольшой логический кубит на слияниях; худший — коммерческая состоятельность только в QKD. Открытые вопросы: согласует ли кто-нибудь пороги 0.38% и 2.7%; сможет ли эффективность детекторов в масштабе достичь уровня, при котором оповещающему сигналу можно доверять.

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. [179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. 912, Feb. 2023, doi: 10.1038/s41467-023-36493-1. arXiv:2101.09310. [S]
  3. [264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The subthreshold issue of fusion-based quantum computing,” arXiv:2606.28490, Jun. 2026. [S]
  4. [340] QuiX Quantum, “QuiX Quantum Secures €15 Million to Deliver First-Generation Universal Photonic Quantum Computer,” Jul. 10, 2025. [Online]. Available: https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a [C]
  5. [342] M. Abdel-Kareem, “Sparrow Quantum Secures €21.5M ($24M USD) in Series A Funding to Advance Photonic Quantum Chip Production,” Quantum Computing Report, Apr. 10, 2025. [Online]. Available: https://quantumcomputingreport.com/sparrow-quantum-secures-e21-5m-24m-usd-in-series-a-funding-to-advance-photonic-quantum-chip-production/ [P]
  6. [407] ORCA Computing Limited, “Linear-optical encoded GHZ measurements and fault-tolerant quantum computation and communication,” Justia Patents, Oct. 7, 2025. [Online]. Available: https://patents.justia.com/patent/12437225 [G]
  7. [418] J. Brendel, N. Gisin, W. Tittel, and H. Zbinden, “Pulsed Energy-Time Entangled Twin-Photon Source for Quantum Communication,” Phys. Rev. Lett., vol. 82, no. 12, pp. 2594–2597, Mar. 1999, doi: 10.1103/PhysRevLett.82.2594. arXiv:quant-ph/9809034. [D]
  8. [419] F. Ewert and P. van Loock, “3/4-Efficient Bell Measurement with Passive Linear Optics and Unentangled Ancillae,” Phys. Rev. Lett., vol. 113, no. 14, Art. no. 140403, Sep. 2014, doi: 10.1103/PhysRevLett.113.140403. arXiv:1403.4841. [S]
  9. [420] Toshiba Europe, “News Hub - The Latest Quantum Security News from Toshiba,” Toshiba Quantum Technology. [Online]. Available: https://www.toshiba.eu/quantum/news/ [C]